POWRÓT

Cząsteczki powstają w wyniku połączenia się dwóch lub więcej atomów. Atomy łączą się ze sobą tylko wtedy, gdy energia cząsteczek produktów jest mniejsza od sumy energii atomów i cząsteczek substratów (rys.1). Oznacza to, że proces tworzenia się cząsteczki powinien być energetycznie korzystny, a więc powinien prowadzić do osiągnięcia przez układ minimum energii. A to oznacza, że w procesie łączenia się atomów w cząstęczkę jest uwalniana energia. Najczęściej uwalniana energia ma postać ciepła.

Rys.1 Zmiana energii reagentów w czasie reakcji chemicznej

Trwałości energetycznie cząsteczki osiągają przez utworzenie odpowiednich wiązań między łączącymi się atomami. Sposób wiązania się atomów w cząsteczkach wyjaśniają teorie wiązań chemicznych. Nie udało się, jak dotychczas stworzyć jednolitej, uniwersalnej teorii wiązania chemicznego, która by tłumaczyła całą bogatą i złożoną strukturę cząsteczek chemicznych. Opracowano wiele teorii poczynając od prostych, opartych na zasadach fizyki klasycznej, aż do bardziej złożonych i trudnych matematycznie teorii kwantowo-mechanicznych. Celem tego rozdziału będzie zapoznanie czytelnika z teoriami wiązań chemicznych, a poprzez ich przedstawienie, wyjaśnić mechanizm tworzenia cząsteczek, powstawania nadwyżek energii oraz dostarczyć informacji o budowie cząsteczki, a w szczególności o rozmieszczeniu elektronów. Okazuje się, że wszystkie atomy podczas reakcji chemicznych dążą do uzyskania konfiguracji elektronowej najbliższego gazu szlachetnego, czyli posiadania ośmiu elektronów - oktetu elektronowego w zewnętrznej powłoce, lub posiadania dwu elektronów - dubletu elektronowego.

W celu uzyskania struktury najbliższego gazu szlachetnego atomy przyjmują lub oddają elektrony walencyjne oraz w niektórych przypadkach dochodzi do "uwspólnienia" elektronów walencyjnych reagujących z sobą atomów.

Podstawy nowoczesnej interpretacji wiązań chemicznych opracował G.N. Lewis, chemik amerykański, który w bardzo prosty sposób opisał mechanizmy tworzenia wiązań chemicznych, opierając się na zmianach położenia elektronów walencyjnych. Aby przedstawiany mechanizm tworzenia wiązań chemicznych był czytelny i zrozumiały, wykorzystał tutaj bardzo prosty sposób przedstawiania elektronów walencyjnych przy pomocy symboli, którymi są symbole pierwiastków i kropek, które reprezentują elektrony walencyjne.

Również i na wzorach Lewisa dla cząsteczek, rysuje się wszystkie elektrony walencyjne, tj. elektrony tworzące wiązania chemiczne i tzw. wolne pary elektronowe.

Najczęściej wzory Lewisa zapisuje się w formie uproszczonej, zastępując parę elektronów kreską.

Wzory Lewisa nie przedstawiają prawdziwej geometrii cząsteczki, a jedynie wzajemne powiązanie atomów.