Μάθημα : Χημεία Προσανατολισμού - Κεφάλαιο 1 - Παρ.1.1 (Α' μέρος)

Πριν πάμε στις διαμοριακές δυνάμεις ας θυμηθούμε τις ενδομοριακές και τον διαχωρισμό των ενώσεων σε ΙΟΝΤΙΚΕΣ και ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΕΣ, όπως τον γνωρίσαμε στην Α' Λυκείου.

Τα μέταλλα είναι άτομα το οποία επιδιώκουν να διώξουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια από το άτομο τους (οπότε μετατρέπονται σε κατιόντα) ώστε να επιτύχουν μεγαλύτερη σταθερότητα. Όταν υπάρχουν διαθέσιμα αμέταλλα προσλαμβάνουν τα ηλεκτρόνια αυτά (οπότε μετατρέπονται σε ανιόντα). Με αυτό τον τρόπο σχηματίζονται οι Ιοντικές ενώσεις.

Στις ιοντικές ενώσεις τα ΚΑΤΙΟΝΤΑ και ΑΝΤΙΟΝΤΑ από τα οποία αποτελούνται συγκρατούνται στον κρύσταλλο των ενώσεων με Ιοντικούς Δεσμούς (δυνάμεις Coulomb). Οι ιοντικοί δεσμοί είναι ισχυροί, με αποτέλεσμα τα ιόντα τα συγκρατούνται σταθερά μεταξύ τους και οι ιοντικές ενώσεις να είναι στη συντριπτική πλειοψηφία σε στερεή κατάσταση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Η χημική ένωση Χλωριούχο Νάτριο NaCl, αποτελείται από ιόντα Na⁺ και Cl^-, τα οποία συναντάμε στον κρύσταλλο με αναλογία 1:1 όπως άλλωστε περιγράφεται από το Μοριακό Τύπο της. Όπως και σε όλες τις άλλες ιοντικές ενώσεις, δεν διακρίνονται μόρια, καθώς τα ιόντα έχοντας πλέον αποκτήσει δομή ευγενούς αερίου δρουν ως ανεξάρτητες μεταξύ τους οντότητες. Ο λόγος που συγκρατούνται μεταξύ τους είναι οι ελκτικές δυνάμεις Coulomb μεταξύ θετικών και αρνητικών ιόντων.

Ένα "μόριο" Ανθρακικού Νατρίου (Na₂CO₃). Παρατηρούμε ότι αποτελείται από 3 ιόντα (2 κατιόντα Νατρίου και ένα Ανθρακικό) τα οποία είναι μεταξύ τους ανεξάρτητα. Το ανιόν στην περίπτωση αυτή είναι πολυατομικό (αποτελείται από 1 άτομο C και 3 άτομα O) και καθώς αποτελείται από τα αμέταλλα Άνθρακα και Οξυγόνο, τα άτομα του συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς και κατά συνέπεια είναι δεσμευμένα μεταξύ τους και όχι ανεξάρτητα. Ενώ σαν ομάδα έχουν επιτύχει όλα τη δομή ευγενούς αερίου - με την προσθήκη και των ηλεκτρονίων των Νατρίων, οπότε η ομάδα είναι αυτόνομη, τα άτομα που την αποτελούν αν απομακρυνθούν το ένα από το άλλο θα παύσουν να έχουν την ιδανική αυτή δομή, οπότε και δεν θα το κάνουν.

Παρατήρηση: Αν και δεν υπάρχουν μόρια στις ιοντικές ενώσεις, ωστόσο ο όρος χρησιμοποιείται κάποιες φορές κατ' αντιστοιχία με τις ομοιοπολικές ενώσεις. Επίσης χρησιμοποιείται και ο όρος Μοριακό Βάρος (Mr) χάρην απλότητας καθώς επιτελεί τον σκοπό του ακόμη κι αν σαν όρος δεν είναι σωστός στην περίπτωση αυτή.

Τα άτομα των αμετάλλων συνδέονται μεταξύ τους με διαφορετικό τρόπο, καθώς θέλουν να αποκτήσουν επιπλέον ηλεκτρόνια και δεν είναι διατεθιμένα να δώσουν το ένα στο άλλο. Έτσι σχηματίζεται ένας διαφορετικός τύπος δεσμού καθώς τα άτομα μοιράζονται ένα ή περισσότερα ζευγάρια ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια αυτά ανήκουν και στα δυο άτομα και είναι ο λόγος για τον οποίο τα άτομα συγκρατούνται μεταξύ τους σχηματίζονται ενώσεις. Ο πυρήνας του κάθε ατόμου έλκει εκτός από τα ηλεκτρόνια του και ηλεκτρόνια του γειτονικού (ή των γειτονικών ατόμων) συγκρατώντας τα άτομα με ομοιοπολικό δεσμό.

Στις ομοιοπολικές ενώσεις τα ΑΤΟΜΑ συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζοντας ΜΟΡΙΑ με ομοιοπολικούς δεσμούς οι οποίοι οφείλονται στην έλξη ηλεκτρονίων ενός ατόμου από τους πυρήνες των ατόμων που συνδέονται με αυτό (ή τον πυρήνα του ατόμου που συνδέεται με αυτό αν είναι μόνο ένα). Τα μόρια είναι διακριτές ομάδες ατόμων όπως αυτές περιγράφονται από τον μοριακό τύπο της ένωσης.

Eνώ οι ομοιπολικοί δεσμοί είναι αρκετά ισχυροί (σε ορισμένες περιπτώσεις αντίστοιχης ισχύος με τους ιοντικούς) με αποτέλεσμα οι ομοιοπολικές ενώσεις να είναι σταθερές στη φύση και να μη διασπώνται εύκολα, ωστόσο ο ρόλος τους περιορίζεται στη σύνδεση μεταξύ των ατόμων του ίδιου μορίου και όχι μεταξύ ατόμων διαφορετικών μορίων. Το κάθε μόριο είναι ανεξάρτητο από τα γειτονικά του και καθώς δεν είναι φορτισμένα όπως τα ιόντα οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους είναι περιορισμένες. Έτσι οι ομοιοπολικές ουσίες παρουσιάζουν εντελώς διαφορετικές ιδιότητες από τις ιοντικές.

Δεδομένου ότι ιοντικές και ομοιοπολικές ενώσεις παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές λόγω της φύσης τους, είναι απαραίτητο να μπορούμε να τις διακρίνουμε μεταξύ τους. Οι ιοντικές ενώσεις αναγνωρίζονται από την παρουσία κάποιου μετάλλου (το οποία υπάρχει σαν κατιόν) ή του κατιόντος του αμμωνίου.

Συνοπτικά:

• Ιοντικές ενώσεις: Στους κρυστάλλους των ενώσεων αυτών τα ιόντα συγκρατούνται μέσω δυνάμεων Coulomb μεταξύ κατιόντων (κυρίως μετάλλων Κ⁺, Να⁺, Li⁺, Μg²⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Cu⁺ κ.α.) , και ανιόντων (μονοατομικών F^-, Cl^-, Br^-, I^-, Ο^2- ή πολυατομικών ΝΟ₃^-, ClO₄^-, CN^-, SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, MnO₄^-, Cr₂O₇^2-). Εκτός από τα μονοατομικά κατιόντα των μετάλλων, σημαντικό κατιόν είναι και το πολυατομικό ΝΗ₄⁺, και τα αντίστοιχα με αυτό οργανικά αμινικά ιόντα τα οποία διαφέρουν από το αμμώνιο καθώς ένα έως τρία Η έχουν αντικατασταθεί με ανθρακικές αλυσίδες, π.χ. CH₃NH₃⁺, (CH₃CH₂)₂NH₂⁺ κλπ. Τις ιοντικές ενώσεις τις αναγνωρίζουμε από την ύπαρξη κάποιου μετάλλου ή αμμωνίου στην ένωση. Στις ιοντικές ενώσεις δεν διακρίνουμε μόρια!

• Ομοιοπολικές ενώσεις: Στα μόρια των ενώσεων αυτών τα άτομα μοιράζονται ένα, δύο ή τρία ζευγάρια ηλεκτρονίων (απλός, διπλός ή τριπλός δεσμός) και συγκρατούνται από τις έλξεις μεταξύ των πυρήνων τους και των κοινών ηλεκτρονίων. Oι ομοιοπολικοί δεσμοί μπορεί να απεικονίζονται με απλές διπλές ή τριπλές γραμμές (συντακτικός τύπος), π.χ. Η-CΞN, O=C=O. Αν μια ένωση δεν είναι ιοντική (σύμφωνα με τα προαναφερθέντα) τότε είναι ομοιοπολική.