Kemialliset sidokset+kiinteät aineet
Vahvat (yhdisteiden sisäiset) sidokset muodostuu, kun atomit pyrkii oktettirakenteeseen.
heikot sidokset
Elektronegatiivisuus: Jokaisella alkuaineella on sille luonteenomainen kyky vetää elektroneja puoleensa. Ei yksikköä
Atomit pyrkii energiaminimiin eli mahdollisimman alhaiselle energiatilalle.
- ensimmäisen jakson alkuaineet (poislukien kevyet vety-beryllium) pääsee energiaminimiin niin, että ne saavat oktettirakenteen
jalokaasuilla (pääryhmä 18) on oktettirakenne, eli niillä ei ole tarvetta muodostaa sidoksia muihin alkuaineisiin (=inerttejä)
jaetaan
ionisidokset
metallisidokset
kovalenttiset sidokset
kahden epämetallin välillä yleensä tämä sidos
esim. hiili ja typpi
Sisäiset sidokset muodostuu, kun atomit pyrkivät oktettirakenteeseen. Sidosten muodostuessa atomin energia laskee saavutetun oktettirakenteen takia.
Sidosten muodostuminen vapauttaa siis energiaa ympäristöönsä. Oktettirakenne purkautuu, jos sidoksia katkaistaan. Sidosten katkaiseminen siis tarvitsee energiaa.
Sisäiset sidokset ovat vahvoja sidoksia, koska niiden katkaiseminen vaatii paljon energiaa.
kahden atomin välisessä kovalenttisessä sidoksessa kumpikin atomi luovuttaa yhden ulkoelektronin. Kovalenttinen sidos koostuu luovutetuista ulkoelektroneista (2) eli sidoselektroniparista
yksinkertaisessa koval. sidoksessa atomit ovat luovuttaneet yhdet ulkoelektronit yhteiseen käyttöön sidoselektronipariksi.
kovalenttinen kaksoissidos: kumpikin sidoksen atomeista luovuttaa kaksi ulkoelektronia yhteiseen käyttöön kahdeksi sidoselektronipariksi, atomeilla käytössä neljä sidoselektronia
kovalenttinen kolmoissidos, kolme ulkoelektronia luovutettu yhteiseen käyttöön, atomeilla käytössä kuusi sidoselektronia
kovalenttisesti sitoutuneet yhdisteet ovat molekyylejä.
Mitä elektronegatiivisempi (vetää elektroneja puoleensa) alkuaine on, sitä suurempi on elektronegatiivisuusarvo.
Suurimmat arvot pienillä atomeilla (fluori, happi, kloori), koska sidoksen muodostavat ulkoelektronit ovat lähellä positiivista ydintä, joka vetää sidoselektroniparia puoleensa.
Elektronegatiivisyysero alle 1.7 yksikköä
Elektronegatiivisuusero alle 0.1 = pooliton ja yli 0.1 = poolinen
elektronegatiivisemmalle atomille negatiivinen varaus ja elektropositiiviselle atomille positiivinen varaus
Poolisen sidoksen sidoselektronit ovat jakautuneet epätasasesti sidoksen muodostaneiden atomien välillä, sillä toinen atomi on elektronegatiivisempi eli vetää sidoselektroneja kovemmin puoleensa.
Elektronegatiivisemmalle muodostuu negatiivinen osittaisvaraus (- delta) ja elektropositiiviselle (ei vedä niin kovasti) positiivinen osittaisvaraus.
Lähekkäin olevaa kahta erimerkkistä sähkövarausta kutsutaan dipoliksi.
Happi molemmissa dipoleissa
Kahden samanlaisen atomin muodostama kovalenttinen sidos on aina pooliton, sillä niiden elektronegatiivisuusero on 0. Esim. C–C ja H-H
Jos sidoksen atomien elektronegatiivisuusero on yli 1.7, on kyseessä silloin yleensä ionisidos. On kuitenkin poikkeuksia, esim. HF
Yhdisteissä metallit esiintyy yleensä positiivisesti varautuneina kationeina, eivätkä ne (lukion materiaaleissa) muodosta kovalenttisia sidoksia poikkeuksia lukuunottamatta. Siis jos yhdiste sisältää metallin, on se todennäköisesti ioniyhdiste.
Ioniyhdiste on sähköisesti neutraali, jolloin sillä on positiivisesti varautuneen kationin lisäksi myös negatiivisesti varautunut anioni/anioneja.
Ionisidoksella muodostuneita yhdisteitä kutsutaan ioniyhdisteiksi eli suoloiksi. Esim NaCl (Na⁺ ja Cl⁻-ionit)
Ionisidos on siis kationin ja anionin välille muodostunut sähköinen vetovoima.
Joissakin ioniyhdisteissä voi olla ainoastaam epämetalleja. Esim. lannoitteissa ja räjähteissä käytetty ammoniumnitraatti NH4NO3 sisältää ammoniumionin ja nitraatti-ionin.
Metalliatomit ovat sitoutuneet toisiinsa metallisidoksin.
Metallisidoksia kuvataan elektronimeren avulla, jossa metalliatomien luovuttamia negatiivisesti varautuneita ulkoelektroneja ympäröi positiivisesti varautuneet metallikationit. Näiden välille syntynyt sähköinen vetovoima pitää rakennetta kasassa.
Molekyylin poolisuus/poolittomuus
Lähtökohtaisesti molekyyli on poolinen, jos se sisältää vähintään yhden poolisen sidoksen, ja pooliton, jos se ei sisällä poolisia sidoksia.
Ei aina päteviä, vaan täytyy tarkastella myös molekyylin muotoa ja sidosten suuntautumista.
Sidosten suuntautuminen voi kumota poolisia sidoksia omaavan molekyylin poolisuuden.
Sidoskulma 180 astetta, koska sp hybridisoitunut
Kaksoissidoksessa hiiliin sitoutuneet samanlaiset elektronegatiiviset atomit kaksoissidoksen eripuolilla
Tetraedri: sp³ hybridisoitunut atomi, joka on sitoutunut 4 samanlaiseen elektronegatiiviseen atomiin.
Myös hiilivedyt ovat poolittomia, vaikka niiden elektronegatiivisuusero on 0,4. Pitkä hiilivetyketju kumoaa heikon poolisuuden-
Aineen rakenneosien väliset sidokset, esim. atomit ja molekyylit
Jaetaan heikoimmasta vahvimpaan (ylimmästä alimpaan):
dipoli-dipolisidokset
vetysidokset
dispersiovoimat: Molekyyliin muodostuvia hyvin heikkoja hetkellisiä osittaisvarauksia, kun elektronit liikkuvat ja voivat hetkellisesti olla yhdellä puolella ydintä.
ioni-dipolisidokset
Etenkin poolittomilla molekyyleillä, mutta myös poolisten molekyylien välillä ja yksittäisten atomien ja ionien välilllä.
Kutsutaan myös Van der Waalsin voimiksi
Moolimassan kasvaessa myös dispersiovoimat vahvistuu, koska suuremmissa molekyyleissä on enemmän hetkellisen osittaisvarauksen muodostamiseen vaadittavia elektroneja.
Poolisessa molekyylissä on dipoli, jolloin poolisten molekyylien välille voi syntyä dipoli-dipolisidoksia.
Eri molekyylien erimerkkiset osittaisvaraukset vetävät toisiaan puoleensa. Tämä sähköinen vetovoima on dipoli-dipolisidos.
Dipoli-dipolisidoksen erikoistapaus
Pienikokoinen vetyatomi sitoutuu kovalenttisella sidoksella pieneen ja elektronegatiiviseen atomiin O,N,F, muodostuu vetyyn atomien pienikokoisuuden takia poikkeuksellisen vahva positiivinen osittaisvaraus. Eri molekyyliin, ei esim O–H, joka on samassa molekyylissä!
esim. vesimolekyylit muodostaa keskenään vetysidoksia, jotka ovat poikkeuksellisen vahvoja --> vaatii energiaa katkaista --> korkea kiehumispiste
Molekyylin dipolin osittaisvarauksen ja vastakkaismerkkisen ionin välille muodostunut sähköinen vetovoima
Voimakkain, sillä ionien sähkövaraukset voimakkaampia kuin osittaisvarausten
Kiteiseksi aineeksi kutsutaan kiinteää ainetta, joka muodostuu säännöllisestä rakenteesta eli hilasta, ja jolla on tarkka sulamispiste. Hilassa jokaisella rakenneosalla on oma paikkansa ja sama rakenneosien järjestys toistuu koko kiinteän kappaleen läpi.
Kiinteillä amorfisilla aineilla ei ole hilarakennetta, eikä siksi myös tarkkaa sulamispistettä. Esim. lasi, jotkut muovit
Hilarakenteen avulla voidaan päätellä
kovuus
iskunkestävyys
sähkön- ja lämmönjohtavuus
sulamispiste
ATOMI- ELI KOVALENTTINEN HILA
Maailman kovin aine, timantti, koostuu 4 hiiliatomin muodostamasta atomihilasta
sähköneriste, koska ei vapaita elektroneja
hila murtuu, kun iskussa siirtynyt energia riittää katkaisemaan atomihilaa koossapitävät sidokset
MOLEKYYLIHILA
METALLIHILA
IONIHILA
Poikkeukset, esim. grafiitti
Vahvat, kovalenttiset sidokset
Timantti ja grafiitti, fullereeni hiilen allotropisia muotoja (=alkuaineen kyky esiintyä erilaisissa muodoissa samoissa olosuhteissa
click to edit
Molekyylit sitoutuu toisiinsa heikoin sidoksin <-- matalat sulamispisteet, pehmeitä, ei vapaita elektroneja, eli ei johda
Metallisisdokset pitää hilarakennetta koossa
click to edit
taottava (kationeiden välille ei pääse syntymään hylkimisvoimia), sähköä ja lämpöä johtava,
Ionihilan rakenteessa vuorottelevat anionit ja kationit, joiden välillä on ionisidoksia (vahvoja), jonka vuoksi ionihilat ovat kovia, sulamispisteet korkeita. Ei voi kuitenkaan takoa, koska iskussa samanmerkkiset ionit joutuu lähekkäin ja syntyy hylkimisvoimia.
eristeitä