Jaký je rozdíl mezi iontovými a kovalentními vazbami
Každý kousek hmoty kolem vás drží pohromadě pomocí chemických vazeb. Někdy se chemické vazby přeruší, například během chemické reakce, jen aby se atomy opět spojily a vytvořily jiné molekuly. Ke vzniku vazeb se vždy uvolňuje energie a stejně tak je vždy zapotřebí energie k jejich přerušení.
Existují dva hlavní typy chemických vazeb: iontové a kovalentní.
Co jsou to iontové a kovalentní vazby?
Atomy se spojují do sloučenin, protože tím dosahují nižších energií, než mají jako jednotlivé atomy, a stávají se tak stabilnějšími. Podle zákona zachování energie se při vzniku nové chemické vazby uvolní při chemické reakci množství energie (obvykle ve formě tepla), které se téměř rovná rozdílu množství uložené chemické energie mezi produkty a reaktanty. Tato uložená chemická energie systému neboli obsah tepla se nazývá jeho entalpie.
Iontová vazba vzniká, když si dva ionty s opačným nábojem mezi sebou vymění elektrony, přičemž iont je atom, který buď ztratil, nebo získal elektron. Ionty, které ztratily jeden nebo více elektronů, mají více protonů než elektronů, což znamená, že mají kladný náboj. Takové ionty se nazývají kationty (kovy). Naopak získání elektronů dává iontu záporný náboj. Chemikové takové ionty označují jako anionty (nekovy).
Iontové sloučeniny jsou obvykle neutrální. Proto se ionty spojují způsobem, který neutralizuje jejich náboje.
Učebnicovým příkladem iontové sloučeniny je chlorid sodný, známý také jako kuchyňská sůl. Jeden atom sodíku má 11 protonů a 11 elektronů, ale pouze jeden elektron ve vnější slupce (neboli valenční slupce). Chlor se skládá ze 17 protonů a 17 elektronů a ve vnější slupce má 7 elektronů. Při reakci těchto dvou atomů ztrácí sodík (elektropozitivní) svůj valenční elektron na chlor (elektronegativní). Ve výsledné krystalové struktuře je nyní každý sodný ion obklopen šesti chloridovými ionty a každý chloridový ion je obklopen šesti sodnými ionty. Navíc má každý ion kompletní elektronovou slupku, která odpovídá nejbližšímu inertnímu plynu; neon pro sodný ion, argon pro chloridový ion
Kovalentní vazby vznikají, když atomy nebo ionty sdílejí elektrony tak, že se jejich vnější slupky obsadí. Kovalentní vazby, nazývané také molekulární, vznikají pouze mezi nekovovými atomy se stejnou nebo relativně blízkou hodnotou elektronegativity. Elektronegativita, označovaná symbolem χ, je chemická vlastnost, která popisuje tendenci atomu přitahovat k sobě sdílený pár elektronů (neboli elektronovou hustotu).
Počet kovalentních vazeb, které může atom vytvořit, se nazývá valence atomu. Tato vlastnost představuje elektrony atomu, které se mohou podílet na tvorbě chemických vazeb s jinými atomy. Jsou to nejvzdálenější elektrony od jádra.
Ukázkovým příkladem kovalentní vazby je molekula vodíku, která vzniká ze dvou atomů vodíku, z nichž každý má ve vnějším obalu jeden elektron. Při vzniku vazby se uvolňuje teplo, je tedy exotermická. Pro molekulu vodíku je teplo uvolněné při jejím vzniku, známé také jako standardní změna entalpie (ΔH°), -435 kJ na mol. Na opačný proces, tedy rozrušení vazby H-H, je zapotřebí 435 kJ na mol, což je veličina nazývaná pevnost vazby.
Dalším klasickým příkladem kovalentní vazby je chlorovodík (HCl), což je halogenovodík. Atom chloru má ve vnější slupce 7 atomů, zatímco vodík má ve vnější slupce 1 elektron. Oba atomy se dokonale spojí, takže každý z nich vyplní svou valenční slupku a vytvoří vysoce stabilní molekulu. Nyní molekula HCl nebude dále reagovat s jinými atomy chloru nebo vodíku.
Rozdíl mezi iontovými a kovalentními vazbami
- Kovalentní vazby jsou v organické chemii mnohem častější než vazby iontové.
- V kovalentních vazbách se atomy dělí o elektrony, zatímco v iontových vazbách si atomy elektrony předávají.
- Reakční složky kovalentních vazeb jsou elektricky neutrální, zatímco u iontových vazeb jsou obě nabité. To vysvětluje, proč chlorid sodný (sůl) při rozpuštění vede elektrický proud – jeho složky jsou nabité.
- Iontové vazby jsou mnohem pevnější než kovalentní.
- Kovalentní vazby jsou v přírodě mnohem častější než iontové. Například většina molekul v živých organismech je vázána kovalentně.
- Kovalentní vazby mohou vznikat mezi atomy stejných prvků (např. H2). Iontové vazby to však nedokážou.
- Kovalentní vazby vznikají mezi dvěma nekovy, zatímco iontové vazby vznikají mezi kovem a nekovem.
- Molekuly tvořené kovalentními vazbami mají nízkou teplotu tání, zatímco molekuly s iontovými vazbami mají vysokou teplotu tání. Stejný vztah platí i pro teplotu varu.
- Při pokojové teplotě jsou molekuly s kovalentní vazbou v naprosté většině případů kapalné nebo plynné, zatímco iontové sloučeniny jsou pevné.
Podobnosti mezi iontovými a kovalentními vazbami
- Oba typy vazeb vedou ke vzniku stabilních chemických sloučenin.
- K vytvoření iontové a kovalentní vazby je zapotřebí exotermických reakcí (tj. takových, při nichž se uvolňuje teplo).
- Valenční elektrony se účastní obou vazebných procesů.
- Záleží na tom, zda molekula vzniká iontovou nebo kovalentní vazbou, pokud jde o její elektrický náboj: výsledek je vždy elektricky neutrální.
.