למה אטומים לא אוהבים להיות לבד?
גלו את הסוד מאחורי הקשרים שיוצרים את כל החומרים סביבנו
מאטומים בודדים למולקולות
מהו קשר כימי?
קשר כימי הוא הכוח שמחזיק שני אטומים יחד.
קשר כימי הוא כוח משיכה חזק בין אטומים שגורם להם להישאר מחוברים זה לזה.
איך זה עובד?
הקשר נוצר באמצעות אלקטרוני הערכיות - האלקטרונים בקליפה החיצונית של האטום.
• האטומים יכולים לשתף אלקטרונים (קשר קוולנטי)
• האטומים יכולים להעביר אלקטרונים (קשר יוני)
בשני המקרים, האטומים משיגים יציבות - מצב אנרגטי נמוך יותר.
יציבות = קליפה חיצונית מלאה
קשר כימי הוא הדרך שבה אטומים משיגים יציבות, בדומה לגזים האצילים.
כלל האוקטט - הסוד של היציבות
רוב האטומים שואפים לקליפה חיצונית של 8 אלקטרונים.
כלל האוקטט אומר: אטומים שואפים להגיע למצב שבו יש להם 8 אלקטרונים בקליפה החיצונית (או 2 בקליפה הראשונה).
למה דווקא 8?
כי כך נראית הקליפה החיצונית של הגזים האצילים - היסודות היציבים ביותר בטבלה המחזורית!
דוגמאות:
• נאון (Ne) - יש לו 8 אלקטרוני ערכיות → יציב מאוד, לא מגיב
• ארגון (Ar) - יש לו 8 אלקטרוני ערכיות → יציב מאוד, לא מגיב
• נתרן (Na) - יש לו 1 אלקטרון ערכיות → לא יציב, רוצה להיפטר ממנו
• כלור (Cl) - יש לו 7 אלקטרוני ערכיות → לא יציב, רוצה עוד אחד
8 אלקטרוני ערכיות = יציבות מקסימלית
אטומים יוצרים קשרים כימיים כדי להגיע למצב של 8 אלקטרונים - כמו הגזים האצילים.
הגזים האצילים - דוגמה לחיקוי
הליום (He)
2 אלקטרונים בקליפה היחידה
קליפה מלאה → יציב לחלוטין
לא מגיב עם אף אחד
נאון (Ne)
8 אלקטרונים בקליפה החיצונית
קליפה מלאה → יציב לחלוטין
משמש בשלטי ניאון
ארגון (Ar)
8 אלקטרונים בקליפה החיצונית
קליפה מלאה → יציב לחלוטין
משמש בנורות חשמל
אטומים יציבים מול אטומים לא יציבים
אטום יציב (גז אציל)
קליפה חיצונית מלאה
• 8 אלקטרוני ערכיות (או 2 בקליפה הראשונה)
• לא צריך קשרים
• לא מגיב עם יסודות אחרים
• אנרגיה נמוכה - במצב הכי נוח
דוגמה: נאון (Ne) - 2, 8 → קליפה חיצונית מלאה!
אטום לא יציב (רוב היסודות)
קליפה חיצונית לא מלאה
• פחות או יותר מ-8 אלקטרונים
• צריך ליצור קשרים
• מגיב בקלות
• אנרגיה גבוהה - לא במצב נוח
דוגמה: נתרן (Na) - 2, 8, 1 → רק אלקטרון אחד בקליפה החיצונית
המסקנה: אטומים יוצרים קשרים כדי להגיע ליציבות - קליפה חיצונית מלאה.
אלקטרוני ערכיות - המפתח לקשרים
מהם אלקטרוני ערכיות?
האלקטרונים בקליפה החיצונית של האטום - אלו שמשתתפים בקשרים כימיים
איך נדע כמה יש?
מספר הטור בטבלה המחזורית = מספר אלקטרוני הערכיות (לטורים 1-18)
למה הם חשובים?
רק אלקטרוני הערכיות משתתפים בקשרים - האלקטרונים הפנימיים לא!
כמה צריך ליציבות?
8 אלקטרוני ערכיות (או 2 בקליפה הראשונה) = יציבות מלאה
חוקר כלל האוקטט
לחץ על יסוד כדי לחקור את אלקטרוני הערכיות שלו ואת התנהגות הקשרים
להעביר אלקטרונים
אטום מוותר על אלקטרונים או מקבל אלקטרונים
יוצר קשר יוני
לשתף אלקטרונים
שני אטומים חולקים אלקטרונים ביניהם
יוצר קשר קוולנטי
להישאר לבד
אם כבר יש 8 אלקטרונים - אין צורך בקשרים
זה המצב של גזים אצילים
שאלה לחשיבה
למה גזים אצילים לא יוצרים קשרים עם אף אחד?
התשובה: כי הם כבר יציבים לחלוטין!
גזים אצילים (הליום, נאון, ארגון וכו') נמצאים בטור 18 בטבלה המחזורית.
מה מיוחד בהם?
• יש להם קליפה חיצונית מלאה
• הליום: 2 אלקטרונים (קליפה ראשונה מלאה)
• נאון, ארגון: 8 אלקטרונים בקליפה החיצונית
למה זה אומר שהם לא מגיבים?
• הם כבר במצב האנרגטי הכי נמוך (יציבים)
• אין להם סיבה לקבל, לתת או לשתף אלקטרונים
• יצירת קשר כימי לא תעזור להם - הם כבר מושלמים!
אנלוגיה:
גזים אצילים כמו אנשים מרוצים לחלוטין - הם לא צריכים חברים חדשים כי הם כבר מאושרים במצב הנוכחי שלהם.
כל שאר האטומים רוצים להיות כמוהם - ולשם כך הם יוצרים קשרים!
בגלל שגזים אצילים לא מגיבים, הם נקראים גם "גזים אינרטיים" (inert = לא פעיל).
כשאומרים שאטום "רוצה" להיות יציב, זו כמובן דרך דיבור פשוטה. אטומים לא חושבים ולא מרגישים!
האמת הפיזיקלית:
אטומים נוטים באופן טבעי למצב עם אנרגיה נמוכה.
- קליפה חיצונית מלאה = אנרגיה נמוכה
- קליפה חיצונית לא מלאה = אנרגיה גבוהה
- הטבע תמיד שואף למינימום אנרגיה (כמו כדור שמתגלגל למטה מגבעה)
כשאטום יוצר קשר כימי ומגיע לקליפה מלאה, הוא משחרר אנרגיה - סימן שהוא עבר למצב יציב יותר.
אנלוגיה: זה כמו כדור שנח בתחתית גבעה - הוא לא "רוצה" להיות שם, אבל זה המצב הכי יציב מבחינה פיזיקלית.