Speaker A
Witam was serdecznie, moi drodzy, na czwartych zajęciach z chemii w tym roku. Dzisiaj zajmiemy się wiązaniami atomowymi, jonowymi. Jak zawsze chciałem wam podziękować za aktywność i uczestnictwo w zajęciach, ponieważ tak jak zawsze to mówię, dzięki wam ta inicjatywa trwa i mam nadzieję trwać będzie nadal. Jeżeli macie do mnie jakiekolwiek pytania, bardzo proszę o zadawanie ich za pośrednictwem opcji pytania i odpowiedzi. Postaram się w przerwie między objaśnieniami poszczególnych zadań i slajdów wyjaśnić wam, na czym polega dane zagadnienie. Proszę o chwilę cierpliwości. Moi drodzy, wiązania. Wiązania jonowe i atomowe. Taki jest temat dzisiejszych zajęć. Czym są wiązania? Zaczniemy sobie ogólnie od definicji. Wiązanie, zgodnie z nazwą, jest to coś, co wiąże. Tak. I w chemii, zależnie od tego, jakie mamy rodzaje cząstek, to takie będziemy mieli wiązanie. Pozwolicie teraz, że pokażę wam prosty schemat. W chemii możecie mieć do czynienia, no przede wszystkim z atomem, atomem jakiegoś pierwiastka. Jeżeli atomy połączą się ze sobą, to powstaje wtedy cząsteczka. Natomiast jeżeli atom i cząsteczka pozbawią się ładunku elektrycznego albo dołożą sobie dodatkowy, powstaje wtedy jon. W przypadku atomu, który ma zmieniony ładunek elektryczny, mamy jon prosty. W przypadku cząsteczki złożony. Teraz tak, jeżeli atom połączymy z atomem w kierunku powstania cząsteczki, to mamy wtedy do czynienia z wiązaniem atomowym, zgodnie z nazwą. Łączy atomy. I łączą się ze sobą wiązaniem jonowym i tym zajmiemy się dzisiaj. Natomiast wiązania między cząsteczkami, czyli wiązania międzycząsteczkowe, omówimy za tydzień. Na jakiej zasadzie cząstki w chemii łączą się ze sobą? Przede wszystkim są to siły elektrostatycznego przyciągania i to jest w przypadku, moi drodzy, wiązań jonowych plus po prostu z minusem. Zapamiętajcie taką prostą zasadę. Przeciwne ładunki łączą się ze sobą i tyle. W przypadku wiązań atomowych są to siły oddziaływań na zasadzie połączeń między atomami i uwspólnienia sobie elektronów w celu zapewnienia oktetu elektronowego. I to jest siła, która łączy wtedy te atomy, ten oktet elektronowy, orbitale, znaczy nie z hybrydyzowane, ale połączone. O tym będzie za chwilę. Tutaj nieco inaczej to wygląda. Natomiast wiązanie jonowe to jest po prostu połączenie się ładunku dodatniego z ujemnym. Wiązaniach międzycząsteczkowych też te ładunki będą miały decydującą rolę, jeśli chodzi o ich występowanie bądź też nie. Teraz tak, zasadniczy podział, zanim jeszcze przejdziemy do dokładnego omówienia, ja wyróżniam cztery. Przede wszystkim wiązania atomowe, czyli te, gdzie mamy połączenie dwóch niemetali, wiązania jonowe, gdzie mamy połączenie jonów ze sobą, jonu dodatniego i ujemnego, wiązanie między już złożonymi cząsteczkami kowalencyjnymi i wiązanie metaliczne jako specyficzny rodzaj wiązania, które omówię na kolejnych zajęciach. Widzę, że brak pytań, także przechodzę do dalszego omówienia lekcji. Teraz tak, jak powstają jony, moi drodzy, najważniejszy, czyli ten proces jonizacji. Proces jonizacji doprowadza do powstania jonu. Jak to wygląda? Mamy sobie jakikolwiek pierwiastek z określoną tam liczbą elektronów walencyjnych, to nie ma znaczenia. Może być to nawet niemetal, bo jonizacja jest procesem fizycznym. Azot ma, załóżmy, ich sobie pięć. Jeżeli dostarczymy odpowiednią ilość energii, to wtedy azot zostawi sobie załóżmy cztery elektrony, ładunek dodatni i elektron. Tak, energia musi być równa pierwszej energii jonizacji, o czym mówiłem wczoraj. Natomiast w chemii, w praktyce chemicznej, jeżeli popatrzymy na układ okresowy, to z atomów, które ulegają takiej typowej jonizacji, czyli oddają elektrony, będą nią ulegać metale. Czyli jeszcze raz przypomnę granice między metalami a niemetalami, taką umowną i uproszczoną między borem a glinem, potem między glinem a krzemem, między krzemem i germanem, germanem, arsenem, arsenem, antymonem i tak dalej. W prawo, lewo i znaczy w prawo, w dół, w prawo, w dół aż do końca. Mamy oddzielone tym samym metale od niemetali. Metale są po lewej, niemetale po prawej stronie. I zgodnie z tym, co powiedziałem, metale będą pozbawiać się elektronów i nie będą to robić w liczbie dowolnej, tylko w liczbie z góry ustalonej. Przede wszystkim będą dążyć do konfiguracji gazu szlachetnego, który jest okres wcześniej, czyli taki potas bądź wapń, będą jako jony dążyć do konfiguracji argonu poprzez odebranie sobie odpowiednio jednego bądź też dwóch elektronów. W przypadku grupy pierwszej i drugiej te jony, jak powstają kationy, dokładnie, czyli jony dodatnie, one z reguły mają określony ładunek, czyli albo jeden, albo dwa. Dodatkowo wtedy ta konfiguracja rzeczywiście jest jak helowca. W przypadku bloku D tam jest coś takiego, że one owszem częściowo tracą te elektrony i trochę się upodabniają do helowca z okresu wcześniej. Aczkolwiek raczej, no raczej zostają im na podpowłoce D część elektronów, im zostaje i to podobieństwo do helowca nie jest bynajmniej pełne. Pamiętajcie o tym. Teraz jak wygląda ten proces powstawania jonu dodatniego kationu w przypadku metali na poszczególnych przykładach. Zanim przejdziemy do wiązania, to musimy opanować jonizację. Teraz tak, weźmy sobie sód, opiszemy to na konfiguracji elektronowej. Skrócona będzie następująca: neon i za neonem będzie 3s1. Sód jako kation Na+ po prostu upodobni się do neonu, więc możemy zapisać dla Na umownie 3s0. W każdym razie stracił ten elektron. Kiedy weźmiemy sobie inny pierwiastek, na przykład mający trzy elektrony, scand, trzy elektrony walencyjne, on ma konfigurację walencyjną taką: jest argon i 4s2 3d1. I teraz tak, pamiętajcie o jednym. Kiedy mamy do czynienia z jonizacją, czyli chcemy ten elektron, te elektrony po kolei odrzucić od tego atomu, to najpierw odpadają elektrony z najbardziej zewnętrznej powłoki, czyli w tym wypadku z powłoki czwartej, którą reprezentuje orbital 4s, a dopiero potem w drugiej kolejności 3d1. To jest jeden z częściej popełnianych przez was błędów. Jakbyśmy mieli ten scand, to jego poszczególne etapy jonizacji, czyli stawania się kationem, byłyby takie. Będę pisać skrótowo, schematycznie. Scand plus miałby 4s1 3d1. Scand 2 plus miałby 4s0 i 3d1 i dopiero jako scand 3 plus będzie miał 4s0 i 3d0. Tak to mniej więcej wygląda. I dopiero teraz mamy scand, który jest stabilny chemicznie. W fizyce mamy do wyboru wszystkie możliwe jony. Tak naprawdę im więcej elektronów zabierzemy, no to wtedy jest większy ładunek dodatni. Mówimy wtedy o plazmie tak zwanej, czyli materii, która jest zjonizowana w sposób czysto fizyczny. W chemii tylko niektóre spośród jonów, spośród kationów są tak naprawdę dostępne i to są te dążące do helowców. Natomiast jak popatrzymy na układ, to bardziej ze środka bloku D weźmy metale, choćby i mangan. On ma konfigurację następującą: argon i 4s2 3d5. Kiedy staje się manganem 2 plus, z tej konfiguracji zostaje mu tylko 3d5. Także widzicie, niby do argonu się upodobnił, ale nie do końca, bo zostało coś na podpowłoce D. Także w przypadku bloku D, tych metali bloku D, pamiętajcie, że to podobieństwo do helowca nigdy nie będzie pełne. Proszę o zadawanie mi pytań. Widzę już jedno jest. Jak zapisać 4s0? To znaczy, można napisać czy Jakub? To jest tak, że ja to używam po to, żeby wam pokazać, co się zmienia. Niekoniecznie musicie to pisać. Raczej nie powinno się pisać tego na egzaminie, bo zwyczajnie wtedy pomijamy ten orbital. Ja tego używam po to, aby wam pokazać, co się dzieje, co się zmienia. Raczej to jest taki zapis bardziej umowny. Wiecie, ja mam takie swoje metody zapisywania, staram się uprzedzić, zanim to zastosuję w celach dydaktycznych, abyście zrozumieli, co robicie. A już poprawność zapisania danego zadania na egzaminie to jest inna sprawa. W każdym razie tak to wygląda, jeżeli chodzi o tworzenie kationów. Teraz aniony proste, moi drodzy, tutaj będzie prościej, bo dotyczy to niemetali, w zasadzie tylko kilku tak naprawdę: tlen, siarka, fluor, chlor, brom, jod, jeżeli już selen, ewentualnie arsen do tego. I to wy...