Αριθμός Έργου: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042
ENOTHTA 9: Αλληλεπιδράσεις μεταξύ μορίων
Χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ωστόσο, οι απόψεις και οι γνώμες που εκφράζονται είναι αποκλειστικά του/των συγγραφέα/συγγραφέων και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα τις απόψεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης ή του Ευρωπαϊκού Εκτελεστικού Οργανισμού Εκπαίδευσης και Πολιτισμού (EACEA). Ούτε η Ευρωπαϊκή Ένωση ούτε ο EACEA μπορούν να θεωρηθούν υπεύθυνοι για αυτές.
Αδύναμοι διαμοριακοί δεσμοί &
Ισχυρές ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις
Source: canva.com
Εισαγωγή
Σε αυτή τη δραστηριότητα θα εξερευνήσετε τους αδύναμους διαμοριακούς δεσμούς και τις ισχυρές ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις.
Source: canva.com
Μαθησιακά Αποτελέσματα
1- Οι μαθητές εκφράζουν τη διαφορά μεταξύ ασθενών και ισχυρών αλληλεπιδράσεων. 2- Οι μαθητές εξηγούν το φαινόμενο του βρασμού σε μοριακό επίπεδο, συσχετίζοντάς το με τις ασθενείς και τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις.
Source: canva.com
Άτομα
Γνωρίζουμε ότι όλη η ύλη στο σύμπαν αποτελείται από άτομα. Ωστόσο, τα άτομα σπάνια βρίσκονται μόνα τους στη φύση. Τα άτομα αλληλεπιδρούν με άλλα άτομα για να σχηματίσουν στοιχεία και ενώσεις.
Source: canva.com
Άτομα
electron
Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται αυτή η αλληλεπίδραση εξαρτάται από τον αριθμό και τη διάταξη των ηλεκτρονίων που έχουν τα άτομα.
Source: canva.com
Άτομα
nukleus
Στην πραγματικότητα, όταν προσπαθείτε να παρατηρήσετε ένα άτομο, το μόνο σχήμα που θα δείτε αρχικά είναι ο πυρήνας.
Source: canva.com
Άτομα
electron
Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου και περιέχει τα θετικά φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται «πρωτόνια» και τα μη φορτισμένα «νετρόνια» που συγκρατούν αυτά τα πρωτόνια μεταξύ τους σαν κόλλα (επειδή, όπως γνωρίζετε, τα όμοια φορτία απωθούνται μεταξύ τους και τα αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους).
proton
neutron
Source: canva.com
Άτομα
Πρωτόνιο
Το σωματίδιο που καθορίζει τον τύπο ενός ατόμου είναι το πρωτόνιο. Έτσι, μπορείτε να θεωρήσετε τον αριθμό των πρωτονίων ως την ταυτότητα του ατόμου.
Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια που βρίσκονται στον πυρήνα (κέντρο) του ατόμου.
Source: canva.com
Άτομα
Ηλεκτρόνιο
Εκτός από αυτά, υπάρχει ένας τρίτος τύπος σωματιδίου έξω από τον πυρήνα, ο οποίος δεν είναι εμφανής με την πρώτη ματιά, αλλά είναι ο πρωταγωνιστής του χημικού δεσμού, τον οποίο θα συζητήσουμε σε λίγο: τα ηλεκτρόνια.
Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.
Source: canva.com
Άτομα
Λέμε «αόρατα με την πρώτη ματιά» επειδή τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικρότερα σωματίδια από τα πρωτόνια και τα νετρόνια και κινούνται πολύ γρήγορα, μακριά από τον πυρήνα. Ωστόσο, αυτά τα σωματίδια με αρνητικό φορτίο («-») δεν κινούνται εντελώς τυχαία.
electron
Source: canva.com
Άτομα
Στα βιβλία φυσικής έχετε δει διάφορα μοντέλα του ατόμου (το μοντέλο του ατόμου του Bohr), τα οποία παρομοιάζονται με το ηλιακό σύστημα. Αν και δεν πρόκειται για μια απόλυτα ακριβή αναπαράσταση, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε πολλές πηγές, καθώς διευκολύνει την κατανόηση της κίνησης των ηλεκτρονίων και του ρόλου που διαδραματίζουν στη δομή των δεσμών.
Το μοντέλο του Bohr για το άτομο
Source: canva.com
Άτομα
Σύμφωνα με αυτή τη σημειογραφία, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε συγκεκριμένες τροχιές γύρω από τον πυρήνα ή, με πιο τεχνικούς όρους, σε ενεργειακά επίπεδα που αποτελούνται από διάφορα στρώματα καταστάσεων πιθανότητας για τη θέση τους. Αυτά τα στρώματα έχουν διαφορετικές χωρητικότητες ηλεκτρονίων. Το στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα μπορεί να φιλοξενήσει έως και δύο ηλεκτρόνια.
Source: canva.com
Άτομα
Το δεύτερο και το τρίτο ενεργειακό επίπεδο μπορούν να φιλοξενήσουν έως και οκτώ ηλεκτρόνια. Όταν ένα στρώμα σε ένα ενεργειακό επίπεδο γεμίσει, το επόμενο ηλεκτρόνιο φτάνει και εγκαθίσταται στο στρώμα του αμέσως ανώτερου ενεργειακού επιπέδου. Επομένως, όλα τα στρώματα πριν από το εξωτερικό στρώμα του ατόμου είναι πλήρως γεμάτα με ηλεκτρόνια.
Source: canva.com
Άτομα
Για το λόγο αυτό, τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τροχιακό (τροχιακό σθένους) λαμβάνονται υπόψη όταν μιλάμε για χημικούς δεσμούς. Σε ορισμένα στοιχεία, η χωρητικότητα ηλεκτρονίων στο τροχιακό σθένους δεν είναι πλήρως γεμάτη. Αυτό προκαλεί την ασταθή κατάσταση του ατόμου.
Source: canva.com
Άτομα
Τα άτομα τείνουν πάντα να γεμίζουν πλήρως την χωρητικότητα ηλεκτρονίων σε όλες τις τροχιές και να γίνονται σταθερά. Για να το επιτύχουν αυτό, μπορούν να μοιράζονται ηλεκτρόνια με άλλα στοιχεία, να τους δίνουν ηλεκτρόνια ή να δέχονται ηλεκτρόνια από αυτά.
Source: canva.com
Άτομα
Ως αποτέλεσμα, η ισορροπία των θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων στο άτομο θα αλλάξει. Εάν ο αριθμός των «+» φορτισμένων πρωτονίων και των «-» φορτισμένων ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ίσος, τότε ονομάζεται «ουδέτερο άτομο».
Source: canva.com
Άτομα
Ωστόσο, εάν ένα άτομο δεν περιέχει ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, ονομάζεται «ιόν».
Source: canva.com
Άτομα
Δεδομένου ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε τέτοια άτομα δεν είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων, κάθε ιόν έχει καθαρό φορτίο. Ονομάζονται «αρνητικά ιόντα» εάν ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων και «θετικά ιόντα» εάν ο αριθμός των πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων.
Source: iStock.com
Άτομα
Για παράδειγμα, το λίθιο έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό του στρώμα. Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια για το λίθιο να αποδώσει αυτό το ένα ηλεκτρόνιο παρά να δεχτεί επτά επιπλέον ηλεκτρόνια για να γεμίσει το εξωτερικό του στρώμα.
Source: canva.com
Άτομα
Αν το λίθιο χάσει ένα ηλεκτρόνιο, έχει πλέον τρία πρωτόνια και μόνο δύο ηλεκτρόνια, αφήνοντάς το με συνολικό φορτίο +1 και το ονομασία κατιόν λιθίου. Το ιόν λιθίου για το οποίο μιλάμε εδώ είναι ένα θετικό ιόν.
Source: canva.com
Άτομα
Η τάση των ατόμων να σταθεροποιούνται και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φορτισμένων ιόντων στα οποία μετατρέπονται αποτελούν τη βάση των χημικών δεσμών. Μπορούμε να ταξινομήσουμε αυτές τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ χημικών ειδών ως «ισχυρές αλληλεπιδράσεις» και «αδύναμες αλληλεπιδράσεις».
Source: canva.com
Άτομα
Μέσω αυτών των αλληλεπιδράσεων, τα άτομα παίρνουν τις στοιχειακές και τις σύνθετες μορφές που βρίσκονται στη φύση. Οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις είναι οι δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα που συνθέτουν τα μόρια, δηλαδή οι χημικοί δεσμοί. Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις είναι οι δυνάμεις που προκύπτουν μεταξύ θετικά και αρνητικά φορτισμένων μορίων.
Source: iStock.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Ο ιοντικός δεσμός βασίζεται στην ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ δύο χημικών ειδών. Το αποτέλεσμα είναι ένα ανιόν, ένα ιόν με αρνητικό φορτίο, και ένα κατιόν, ένα ιόν με θετικό φορτίο.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Ο χημικός δεσμός που σχηματίζεται λόγω της ηλεκτρικής έλξης μεταξύ των θετικών και αρνητικών φορτίων ονομάζεται ιοντικός δεσμός. Το ουδέτερο άτομο νατρίου έχει 11 ηλεκτρόνια και 11 πρωτόνια. Το εξωτερικό σάκιο σθένους έχει 1 ηλεκτρόνιο. Μπορεί να γίνει σταθερό παραχωρώντας αυτό το 1 ηλεκτρόνιο σθένους. Το ουδέτερο άτομο χλωρίου έχει 17 ηλεκτρόνια και 17 πρωτόνια.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Το εξωτερικό τροχιακό σθένους έχει 7 ηλεκτρόνια. Το χλώριο μπορεί να γίνει σταθερό λαμβάνοντας 1 ηλεκτρόνιο. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του μορίου χλωριούχου νατρίου, τα άτομα νατρίου δίνουν 1 ηλεκτρόνιο για να σχηματίσουν το θετικά φορτισμένο ιόν νατρίου (Na+) και τα άτομα χλωρίου δίνουν 1 ηλεκτρόνιο για να σχηματίσουν το αρνητικά φορτισμένο ιόν χλωρίου (Cl-).
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Λόγω της ηλεκτρικής έλξης μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων, σχηματίζεται ένας ιοντικός δεσμός μεταξύ τους. Υπάρχει μια σημαντική διαφορά μεταξύ των ηλεκτροαρνητικοτήτων των ατόμων που σχηματίζουν τον ιοντικό δεσμό, δηλαδή της ικανότητάς τους να προσελκύουν ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στον χημικό δεσμό. Για το λόγο αυτό, οι ιοντικοί δεσμοί σχηματίζονται συνήθως μεταξύ ατόμων μετάλλων με χαμηλή ηλεκτροαρνητικότητα και ατόμων μη μετάλλων με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Όταν δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ των ηλεκτροαρνητικοτήτων δύο ατόμων, αυτά μπορούν να προσπαθήσουν να φτάσουν σε μια σταθερή κατάσταση μοιράζοντας ηλεκτρόνια. Ο χημικός δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ ατόμων με παρόμοιες ηλεκτροαρνητικότητες και στον οποίο μοιράζονται ηλεκτρόνια ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων του ίδιου τύπου ονομάζεται αποπολικός ομοιοπολικός δεσμός. Για παράδειγμα, στο μόριο του υδρογόνου (Η2), δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται τα ηλεκτρόνιά τους και προσπαθούν να κάνουν τη διάταξη των ηλεκτρονίων τους παρόμοια με αυτή του ηλίου, ενός ευγενούς αερίου.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Δεδομένου ότι οι ηλεκτραρνητικότητες των ατόμων είναι ίδιες σε έναν αποπολικό ομοιοπολικό δεσμό, τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό του δεσμού έλκονται εξίσου από τα άτομα. Επομένως, η κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων στο μόριο είναι ισορροπημένη.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων με μικρή διαφορά στην ηλεκτροαρνητικότητα ονομάζεται πολικός ομοιοπολικός δεσμός.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Για παράδειγμα, στο μόριο του νερού, η ηλεκτροαρνητικότητα του οξυγόνου είναι μεγαλύτερη από αυτή του υδρογόνου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεσμού που μοιράζονται το υδρογόνο και το οξυγόνο στο μόριο του νερού έλκονται περισσότερο από το οξυγόνο, τα άτομα οξυγόνου φορτίζονται μερικώς με αρνητικό φορτίο και τα άτομα υδρογόνου φορτίζονται μερικώς με θετικό φορτίο. Επομένως, το μόριο του νερού είναι ένα πολικό μόριο.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Ο μεταλλικός δεσμός είναι ένας τύπος δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ ατόμων μετάλλων. Λόγω της χαμηλής ηλεκτροαρνητικότητας των μετάλλων, αυτά τα άτομα έλκουν ασθενώς τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών. Όταν τα άτομα μετάλλων ενώνονται, τα ηλεκτρόνια σθένους στο ηλεκτρονικό κέλυφος υψηλότερης ενέργειας διαχωρίζονται από τα άτομα και κινούνται ελεύθερα στα τροχιακά σθένους των γειτονικών ατόμων μετάλλων.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Αυτά τα ελεύθερα κινούμενα ηλεκτρόνια σχηματίζουν μια θάλασσα ηλεκτρονίων και, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας μεταλλικός δεσμός λόγω των ηλεκτροστατικών δυνάμεων έλξης μεταξύ των θετικά φορτισμένων ιόντων μετάλλου και αυτών των ελεύθερων ηλεκτρονίων.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Οι ιδιότητες των μετάλλων, όπως οι υψηλές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού, τα φωτεινά χρώματα, η ευκαμψία, η καλή αγωγιμότητα της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, οφείλονται στα ελεύθερα κινητά ηλεκτρόνια σθένους
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις είναι αλληλεπιδράσεις μεταξύ θετικά και αρνητικά φορτισμένων μορίων. Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις δεν περιλαμβάνουν δεσμό. Αν και είναι ένας τύπος αλληλεπίδρασης που δεν είναι τόσο δύσκολο να σπάσει όσο οι χημικοί δεσμοί, μπορούμε να παρατηρήσουμε σαφώς την επίδραση των ασθενών αλληλεπιδράσεων στο περιβάλλον μας. Βασικά, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις σε δύο κατηγορίες: δεσμούς υδρογόνου και δυνάμεις Van der Waals.
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Ο υδρογονοσύνδεσμος είναι ο ισχυρότερος τύπος αδύναμης διαμοριακής αλληλεπίδρασης. Εμφανίζεται μεταξύ μορίων που σχηματίζονται από υδρογόνο και στοιχεία όπως το οξυγόνο, το άζωτο και το φθόριο, τα οποία είναι πρόθυμα να δέχονται ηλεκτρόνια για να σταθεροποιηθούν (ηλεκτροαρνητικότητα).
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Όταν το υδρογόνο σχηματίζει ομοιοπολικό δεσμό με ένα στοιχείο υψηλής ηλεκτροαρνητικότητας, τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό του δεσμού έλκονται περισσότερο από τα άτομα του στοιχείου υψηλής ηλεκτροαρνητικότητας.
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Επομένως, η αρνητική πυκνότητα φορτίου είναι υψηλότερη στο άτομο με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα από ό,τι στο υδρογόνο. Ως αποτέλεσμα, το άτομο με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα είναι μερικώς φορτισμένο με αρνητικό φορτίο (𝛿𝛿-), ενώ το υδρογόνο είναι μερικώς φορτισμένο με θετικό φορτίο (𝛿𝛿+).
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Αυτό κάνει το μόριο να είναι πολικό. Μια ηλεκτροστατική δύναμη έλξης δημιουργείται μεταξύ του μερικώς θετικά φορτισμένου (𝛿𝛿+) ατόμου υδρογόνου στο πολικό μόριο και του μερικώς αρνητικά φορτισμένου (𝛿𝛿-) ατόμου στο γειτονικό μόριο.
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Αυτή η αλληλεπίδραση ονομάζεται υδρογόνος δεσμός. Οι υδρογόνοι δεσμοί παίζουν πολλούς ρόλους στη διατήρηση της ζωής.
- Για παράδειγμα, οι υδρογόνοι δεσμοί συγκρατούν δύο κλώνους DNA. Ο υδρογόνος δεσμός βρίσκεται στο επίκεντρο πολλών ενδιαφερόντων και μοναδικών ιδιοτήτων του νερού.
- Για παράδειγμα, το υψηλό σημείο βρασμού του, η διαστολή του όταν παγώνει, η υψηλή θερμοχωρητικότητά του - δηλαδή η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά 1 oC - οφείλονται όλα στην ικανότητά του να σχηματίζει υδρογόνο δεσμούς.
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Χωρίς τους δεσμούς υδρογόνου, το νερό θα ήταν αέριο αντί για υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Οι δεσμοί υδρογόνου προκαλούν επίσης υψηλή επιφανειακή τάση του νερού.
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
2. Δυνάμεις Van der Waals
Οι δυνάμεις Van der Waals κάνουν τα μόρια να προσκολλώνται μεταξύ τους και να παραμένουν ενωμένα. Αυτές οι δυνάμεις εμπλέκονται ιδιαίτερα στις αλλαγές φάσης ουσιών όπως τα αέρια και τα υγρά και στις αλληλεπιδράσεις των μοριακών επιφανειών. Εν ολίγοις, οι δυνάμεις Van der Waals είναι η γενική ονομασία για τις αλληλεπιδράσεις έλξης και απώθησης μεταξύ μορίων και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της δομής και της συμπεριφοράς των ουσιών.
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
2. Δυνάμεις Van der Waals
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι δυνάμεων van der Waals:
- Μεταξύ ενός πολικού μορίου και ενός άλλου πολικού μορίου (αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου),
- Μεταξύ ενός πολικού μορίου και ενός μη πολικού, δηλαδή μη πολικού μορίου (αλληλεπιδράσεις διπόλου-επαγόμενου διπόλου),
- Μεταξύ μορίων με μερικώς αρνητικό και μερικώς θετικό φορτίο (δυνάμεις London),
Source: Shutterstock.com
Ας εφαρμόσουμε όσα μάθαμε
Σε αυτή τη δραστηριότητα, θα συζητήσουμε το φαινόμενο του βρασμού που συναντάμε συχνά στην καθημερινή μας ζωή σε μοριακό επίπεδο και θα εξετάσουμε την επίδραση των ισχυρών και ασθενών αλληλεπιδράσεων στον βρασμό. Ο βρασμός είναι η ταχεία μετάβαση από την υγρή στην αέρια κατάσταση όταν η τάση ατμών ενός υγρού είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση. Δεδομένου ότι αυτό το φαινόμενο δεν συμβαίνει μόνο στην επιφάνεια του υγρού, όπως στην εξάτμιση, αλλά σε όλο το υγρό, παρατηρείται η δημιουργία φυσαλίδων στο υγρό κατά τη διάρκεια του βρασμού. Ωστόσο, η θερμοκρασία στην οποία τα υγρά αρχίζουν να βράζουν υπό σταθερή πίεση, δηλαδή το σημείο βρασμού, ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του υγρού.
Με άλλα λόγια, το σημείο βρασμού είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των υγρών. Αλλά γιατί; Τι αλλάζει όταν αλλάζει ο τύπος του υγρού, ώστε να αλλάζει το σημείο βρασμού; Για να το κατανοήσουμε αυτό, πρέπει να εξετάσουμε προσεκτικά τα μόρια των υγρών. Το σημείο βρασμού εξαρτάται από την ισχύ των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων. Όσο ισχυρότερη είναι η δύναμη έλξης μεταξύ των μορίων, τόσο υψηλότερο είναι το σημείο βρασμού. Επομένως, όταν αλλάζει ο τύπος του υγρού, αλλάζει και το σημείο βρασμού, επειδή αλλάζει και η διαμοριακή δύναμη έλξης του υγρού. Τι πιστεύετε ότι επηρεάζει τη δύναμη έλξης μεταξύ των μορίων; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..........
Όταν συγκρίνουμε την αιθυλική αλκοόλη με το νερό, παρατηρούμε ότι υπάρχουν δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων και των δύο ενώσεων. Ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τον οποίο τα σημεία βρασμού της αιθυλικής αλκοόλης και του νερού είναι διαφορετικά; ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τον οποίο τα σημεία βρασμού της αιθυλικής αλκοόλης και της μεθυλικής αλκοόλης είναι διαφορετικά; ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Ένας μαθητής ανέλυσε τον παραπάνω πίνακα και προέβαλε το ακόλουθο επιχείρημα: «Ο τύπος της ασθενής αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων μεθυλικής αλκοόλης και αιθυλικής αλκοόλης είναι ο ίδιος. Και οι δύο χημικές ουσίες έχουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων. Ο αριθμός των δεσμών μεταξύ των μορίων μεθυλικής αλκοόλης και ο αριθμός των δεσμών μεταξύ των μορίων αιθυλικής αλκοόλης είναι ο ίδιος. Ωστόσο, τα σημεία βρασμού αυτών των δύο χημικών ουσιών είναι διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο αριθμός των ενδομοριακών δεσμών που σχηματίζουν αυτές τις χημικές ουσίες είναι διαφορετικός. Τόσο στην αιθυλική αλκοόλη όσο και στη μεθυλική αλκοόλη, τα άτομα στο μόριο συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς. Ωστόσο, όταν εξετάζονται οι χημικοί τύποι των ενώσεων, παρατηρείται ότι ο αριθμός των ατόμων που σχηματίζουν το μόριο είναι διαφορετικός.
Αυτό δείχνει ότι ο αριθμός των δεσμών στο μόριο είναι διαφορετικός. Δεδομένου ότι ο αριθμός των δεσμών (και συνεπώς η ένταση της ισχυρής αλληλεπίδρασης) είναι υψηλός σε μόρια με μεγάλο αριθμό ατόμων, το σημείο βρασμού είναι υψηλό.
Το επιχείρημα αυτό είναι γνωστό ότι είναι ψευδές. Προσδιορίστε γιατί το επιχείρημα αυτό είναι λάθος. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Δεδομένου ότι το επιχείρημα αυτό είναι γνωστό ότι είναι ψευδές, ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τη διαφορά μεταξύ των σημείων ζέσεως της αιθυλικής αλκοόλης και της μεθυλικής αλκοόλης; ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Copy - UNIT 9: Interactions Between Molecules
Eco-Smart Schools
Created on November 1, 2025
Start designing with a free template
Discover more than 1500 professional designs like these:
View
Urban Illustrated Presentation
View
3D Corporate Reporting
View
Discover Your AI Assistant
View
Vision Board
View
SWOT Challenge: Classify Key Factors
View
Explainer Video: Keys to Effective Communication
View
Explainer Video: AI for Companies
Explore all templates
Transcript
Αριθμός Έργου: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042
ENOTHTA 9: Αλληλεπιδράσεις μεταξύ μορίων
Χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ωστόσο, οι απόψεις και οι γνώμες που εκφράζονται είναι αποκλειστικά του/των συγγραφέα/συγγραφέων και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα τις απόψεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης ή του Ευρωπαϊκού Εκτελεστικού Οργανισμού Εκπαίδευσης και Πολιτισμού (EACEA). Ούτε η Ευρωπαϊκή Ένωση ούτε ο EACEA μπορούν να θεωρηθούν υπεύθυνοι για αυτές.
Αδύναμοι διαμοριακοί δεσμοί &
Ισχυρές ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις
Source: canva.com
Εισαγωγή
Σε αυτή τη δραστηριότητα θα εξερευνήσετε τους αδύναμους διαμοριακούς δεσμούς και τις ισχυρές ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις.
Source: canva.com
Μαθησιακά Αποτελέσματα
1- Οι μαθητές εκφράζουν τη διαφορά μεταξύ ασθενών και ισχυρών αλληλεπιδράσεων. 2- Οι μαθητές εξηγούν το φαινόμενο του βρασμού σε μοριακό επίπεδο, συσχετίζοντάς το με τις ασθενείς και τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις.
Source: canva.com
Άτομα
Γνωρίζουμε ότι όλη η ύλη στο σύμπαν αποτελείται από άτομα. Ωστόσο, τα άτομα σπάνια βρίσκονται μόνα τους στη φύση. Τα άτομα αλληλεπιδρούν με άλλα άτομα για να σχηματίσουν στοιχεία και ενώσεις.
Source: canva.com
Άτομα
electron
Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται αυτή η αλληλεπίδραση εξαρτάται από τον αριθμό και τη διάταξη των ηλεκτρονίων που έχουν τα άτομα.
Source: canva.com
Άτομα
nukleus
Στην πραγματικότητα, όταν προσπαθείτε να παρατηρήσετε ένα άτομο, το μόνο σχήμα που θα δείτε αρχικά είναι ο πυρήνας.
Source: canva.com
Άτομα
electron
Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου και περιέχει τα θετικά φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται «πρωτόνια» και τα μη φορτισμένα «νετρόνια» που συγκρατούν αυτά τα πρωτόνια μεταξύ τους σαν κόλλα (επειδή, όπως γνωρίζετε, τα όμοια φορτία απωθούνται μεταξύ τους και τα αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους).
proton
neutron
Source: canva.com
Άτομα
Πρωτόνιο
Το σωματίδιο που καθορίζει τον τύπο ενός ατόμου είναι το πρωτόνιο. Έτσι, μπορείτε να θεωρήσετε τον αριθμό των πρωτονίων ως την ταυτότητα του ατόμου.
Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια που βρίσκονται στον πυρήνα (κέντρο) του ατόμου.
Source: canva.com
Άτομα
Ηλεκτρόνιο
Εκτός από αυτά, υπάρχει ένας τρίτος τύπος σωματιδίου έξω από τον πυρήνα, ο οποίος δεν είναι εμφανής με την πρώτη ματιά, αλλά είναι ο πρωταγωνιστής του χημικού δεσμού, τον οποίο θα συζητήσουμε σε λίγο: τα ηλεκτρόνια.
Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.
Source: canva.com
Άτομα
Λέμε «αόρατα με την πρώτη ματιά» επειδή τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικρότερα σωματίδια από τα πρωτόνια και τα νετρόνια και κινούνται πολύ γρήγορα, μακριά από τον πυρήνα. Ωστόσο, αυτά τα σωματίδια με αρνητικό φορτίο («-») δεν κινούνται εντελώς τυχαία.
electron
Source: canva.com
Άτομα
Στα βιβλία φυσικής έχετε δει διάφορα μοντέλα του ατόμου (το μοντέλο του ατόμου του Bohr), τα οποία παρομοιάζονται με το ηλιακό σύστημα. Αν και δεν πρόκειται για μια απόλυτα ακριβή αναπαράσταση, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε πολλές πηγές, καθώς διευκολύνει την κατανόηση της κίνησης των ηλεκτρονίων και του ρόλου που διαδραματίζουν στη δομή των δεσμών.
Το μοντέλο του Bohr για το άτομο
Source: canva.com
Άτομα
Σύμφωνα με αυτή τη σημειογραφία, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε συγκεκριμένες τροχιές γύρω από τον πυρήνα ή, με πιο τεχνικούς όρους, σε ενεργειακά επίπεδα που αποτελούνται από διάφορα στρώματα καταστάσεων πιθανότητας για τη θέση τους. Αυτά τα στρώματα έχουν διαφορετικές χωρητικότητες ηλεκτρονίων. Το στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα μπορεί να φιλοξενήσει έως και δύο ηλεκτρόνια.
Source: canva.com
Άτομα
Το δεύτερο και το τρίτο ενεργειακό επίπεδο μπορούν να φιλοξενήσουν έως και οκτώ ηλεκτρόνια. Όταν ένα στρώμα σε ένα ενεργειακό επίπεδο γεμίσει, το επόμενο ηλεκτρόνιο φτάνει και εγκαθίσταται στο στρώμα του αμέσως ανώτερου ενεργειακού επιπέδου. Επομένως, όλα τα στρώματα πριν από το εξωτερικό στρώμα του ατόμου είναι πλήρως γεμάτα με ηλεκτρόνια.
Source: canva.com
Άτομα
Για το λόγο αυτό, τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τροχιακό (τροχιακό σθένους) λαμβάνονται υπόψη όταν μιλάμε για χημικούς δεσμούς. Σε ορισμένα στοιχεία, η χωρητικότητα ηλεκτρονίων στο τροχιακό σθένους δεν είναι πλήρως γεμάτη. Αυτό προκαλεί την ασταθή κατάσταση του ατόμου.
Source: canva.com
Άτομα
Τα άτομα τείνουν πάντα να γεμίζουν πλήρως την χωρητικότητα ηλεκτρονίων σε όλες τις τροχιές και να γίνονται σταθερά. Για να το επιτύχουν αυτό, μπορούν να μοιράζονται ηλεκτρόνια με άλλα στοιχεία, να τους δίνουν ηλεκτρόνια ή να δέχονται ηλεκτρόνια από αυτά.
Source: canva.com
Άτομα
Ως αποτέλεσμα, η ισορροπία των θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων στο άτομο θα αλλάξει. Εάν ο αριθμός των «+» φορτισμένων πρωτονίων και των «-» φορτισμένων ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ίσος, τότε ονομάζεται «ουδέτερο άτομο».
Source: canva.com
Άτομα
Ωστόσο, εάν ένα άτομο δεν περιέχει ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, ονομάζεται «ιόν».
Source: canva.com
Άτομα
Δεδομένου ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε τέτοια άτομα δεν είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων, κάθε ιόν έχει καθαρό φορτίο. Ονομάζονται «αρνητικά ιόντα» εάν ο αριθμός των ηλεκτρονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων και «θετικά ιόντα» εάν ο αριθμός των πρωτονίων είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ηλεκτρονίων.
Source: iStock.com
Άτομα
Για παράδειγμα, το λίθιο έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό του στρώμα. Χρειάζεται λιγότερη ενέργεια για το λίθιο να αποδώσει αυτό το ένα ηλεκτρόνιο παρά να δεχτεί επτά επιπλέον ηλεκτρόνια για να γεμίσει το εξωτερικό του στρώμα.
Source: canva.com
Άτομα
Αν το λίθιο χάσει ένα ηλεκτρόνιο, έχει πλέον τρία πρωτόνια και μόνο δύο ηλεκτρόνια, αφήνοντάς το με συνολικό φορτίο +1 και το ονομασία κατιόν λιθίου. Το ιόν λιθίου για το οποίο μιλάμε εδώ είναι ένα θετικό ιόν.
Source: canva.com
Άτομα
Η τάση των ατόμων να σταθεροποιούνται και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φορτισμένων ιόντων στα οποία μετατρέπονται αποτελούν τη βάση των χημικών δεσμών. Μπορούμε να ταξινομήσουμε αυτές τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ χημικών ειδών ως «ισχυρές αλληλεπιδράσεις» και «αδύναμες αλληλεπιδράσεις».
Source: canva.com
Άτομα
Μέσω αυτών των αλληλεπιδράσεων, τα άτομα παίρνουν τις στοιχειακές και τις σύνθετες μορφές που βρίσκονται στη φύση. Οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις είναι οι δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα που συνθέτουν τα μόρια, δηλαδή οι χημικοί δεσμοί. Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις είναι οι δυνάμεις που προκύπτουν μεταξύ θετικά και αρνητικά φορτισμένων μορίων.
Source: iStock.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Ο ιοντικός δεσμός βασίζεται στην ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ δύο χημικών ειδών. Το αποτέλεσμα είναι ένα ανιόν, ένα ιόν με αρνητικό φορτίο, και ένα κατιόν, ένα ιόν με θετικό φορτίο.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Ο χημικός δεσμός που σχηματίζεται λόγω της ηλεκτρικής έλξης μεταξύ των θετικών και αρνητικών φορτίων ονομάζεται ιοντικός δεσμός. Το ουδέτερο άτομο νατρίου έχει 11 ηλεκτρόνια και 11 πρωτόνια. Το εξωτερικό σάκιο σθένους έχει 1 ηλεκτρόνιο. Μπορεί να γίνει σταθερό παραχωρώντας αυτό το 1 ηλεκτρόνιο σθένους. Το ουδέτερο άτομο χλωρίου έχει 17 ηλεκτρόνια και 17 πρωτόνια.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Το εξωτερικό τροχιακό σθένους έχει 7 ηλεκτρόνια. Το χλώριο μπορεί να γίνει σταθερό λαμβάνοντας 1 ηλεκτρόνιο. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του μορίου χλωριούχου νατρίου, τα άτομα νατρίου δίνουν 1 ηλεκτρόνιο για να σχηματίσουν το θετικά φορτισμένο ιόν νατρίου (Na+) και τα άτομα χλωρίου δίνουν 1 ηλεκτρόνιο για να σχηματίσουν το αρνητικά φορτισμένο ιόν χλωρίου (Cl-).
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
1) Ιονικός δεσμός
Λόγω της ηλεκτρικής έλξης μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων, σχηματίζεται ένας ιοντικός δεσμός μεταξύ τους. Υπάρχει μια σημαντική διαφορά μεταξύ των ηλεκτροαρνητικοτήτων των ατόμων που σχηματίζουν τον ιοντικό δεσμό, δηλαδή της ικανότητάς τους να προσελκύουν ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στον χημικό δεσμό. Για το λόγο αυτό, οι ιοντικοί δεσμοί σχηματίζονται συνήθως μεταξύ ατόμων μετάλλων με χαμηλή ηλεκτροαρνητικότητα και ατόμων μη μετάλλων με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Όταν δεν υπάρχει σημαντική διαφορά μεταξύ των ηλεκτροαρνητικοτήτων δύο ατόμων, αυτά μπορούν να προσπαθήσουν να φτάσουν σε μια σταθερή κατάσταση μοιράζοντας ηλεκτρόνια. Ο χημικός δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ ατόμων με παρόμοιες ηλεκτροαρνητικότητες και στον οποίο μοιράζονται ηλεκτρόνια ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων του ίδιου τύπου ονομάζεται αποπολικός ομοιοπολικός δεσμός. Για παράδειγμα, στο μόριο του υδρογόνου (Η2), δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται τα ηλεκτρόνιά τους και προσπαθούν να κάνουν τη διάταξη των ηλεκτρονίων τους παρόμοια με αυτή του ηλίου, ενός ευγενούς αερίου.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Δεδομένου ότι οι ηλεκτραρνητικότητες των ατόμων είναι ίδιες σε έναν αποπολικό ομοιοπολικό δεσμό, τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό του δεσμού έλκονται εξίσου από τα άτομα. Επομένως, η κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων στο μόριο είναι ισορροπημένη.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ δύο ατόμων με μικρή διαφορά στην ηλεκτροαρνητικότητα ονομάζεται πολικός ομοιοπολικός δεσμός.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
2) Ομοιοπολικός δεσμός
Για παράδειγμα, στο μόριο του νερού, η ηλεκτροαρνητικότητα του οξυγόνου είναι μεγαλύτερη από αυτή του υδρογόνου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεσμού που μοιράζονται το υδρογόνο και το οξυγόνο στο μόριο του νερού έλκονται περισσότερο από το οξυγόνο, τα άτομα οξυγόνου φορτίζονται μερικώς με αρνητικό φορτίο και τα άτομα υδρογόνου φορτίζονται μερικώς με θετικό φορτίο. Επομένως, το μόριο του νερού είναι ένα πολικό μόριο.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Ο μεταλλικός δεσμός είναι ένας τύπος δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ ατόμων μετάλλων. Λόγω της χαμηλής ηλεκτροαρνητικότητας των μετάλλων, αυτά τα άτομα έλκουν ασθενώς τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών. Όταν τα άτομα μετάλλων ενώνονται, τα ηλεκτρόνια σθένους στο ηλεκτρονικό κέλυφος υψηλότερης ενέργειας διαχωρίζονται από τα άτομα και κινούνται ελεύθερα στα τροχιακά σθένους των γειτονικών ατόμων μετάλλων.
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Αυτά τα ελεύθερα κινούμενα ηλεκτρόνια σχηματίζουν μια θάλασσα ηλεκτρονίων και, ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας μεταλλικός δεσμός λόγω των ηλεκτροστατικών δυνάμεων έλξης μεταξύ των θετικά φορτισμένων ιόντων μετάλλου και αυτών των ελεύθερων ηλεκτρονίων.
Source: canva.com
ΙΣΧΥΡΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΗΜΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ
3) Μεταλλικός δεσμός
Οι ιδιότητες των μετάλλων, όπως οι υψηλές θερμοκρασίες τήξης και βρασμού, τα φωτεινά χρώματα, η ευκαμψία, η καλή αγωγιμότητα της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, οφείλονται στα ελεύθερα κινητά ηλεκτρόνια σθένους
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις είναι αλληλεπιδράσεις μεταξύ θετικά και αρνητικά φορτισμένων μορίων. Οι ασθενείς αλληλεπιδράσεις δεν περιλαμβάνουν δεσμό. Αν και είναι ένας τύπος αλληλεπίδρασης που δεν είναι τόσο δύσκολο να σπάσει όσο οι χημικοί δεσμοί, μπορούμε να παρατηρήσουμε σαφώς την επίδραση των ασθενών αλληλεπιδράσεων στο περιβάλλον μας. Βασικά, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις σε δύο κατηγορίες: δεσμούς υδρογόνου και δυνάμεις Van der Waals.
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Ο υδρογονοσύνδεσμος είναι ο ισχυρότερος τύπος αδύναμης διαμοριακής αλληλεπίδρασης. Εμφανίζεται μεταξύ μορίων που σχηματίζονται από υδρογόνο και στοιχεία όπως το οξυγόνο, το άζωτο και το φθόριο, τα οποία είναι πρόθυμα να δέχονται ηλεκτρόνια για να σταθεροποιηθούν (ηλεκτροαρνητικότητα).
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Όταν το υδρογόνο σχηματίζει ομοιοπολικό δεσμό με ένα στοιχείο υψηλής ηλεκτροαρνητικότητας, τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό του δεσμού έλκονται περισσότερο από τα άτομα του στοιχείου υψηλής ηλεκτροαρνητικότητας.
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Επομένως, η αρνητική πυκνότητα φορτίου είναι υψηλότερη στο άτομο με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα από ό,τι στο υδρογόνο. Ως αποτέλεσμα, το άτομο με υψηλή ηλεκτροαρνητικότητα είναι μερικώς φορτισμένο με αρνητικό φορτίο (𝛿𝛿-), ενώ το υδρογόνο είναι μερικώς φορτισμένο με θετικό φορτίο (𝛿𝛿+).
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Αυτό κάνει το μόριο να είναι πολικό. Μια ηλεκτροστατική δύναμη έλξης δημιουργείται μεταξύ του μερικώς θετικά φορτισμένου (𝛿𝛿+) ατόμου υδρογόνου στο πολικό μόριο και του μερικώς αρνητικά φορτισμένου (𝛿𝛿-) ατόμου στο γειτονικό μόριο.
Source: canva.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Αυτή η αλληλεπίδραση ονομάζεται υδρογόνος δεσμός. Οι υδρογόνοι δεσμοί παίζουν πολλούς ρόλους στη διατήρηση της ζωής.
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
1. Υδρογόνο δεσμός
Χωρίς τους δεσμούς υδρογόνου, το νερό θα ήταν αέριο αντί για υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Οι δεσμοί υδρογόνου προκαλούν επίσης υψηλή επιφανειακή τάση του νερού.
Source: Shutterstock.com
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
2. Δυνάμεις Van der Waals
Οι δυνάμεις Van der Waals κάνουν τα μόρια να προσκολλώνται μεταξύ τους και να παραμένουν ενωμένα. Αυτές οι δυνάμεις εμπλέκονται ιδιαίτερα στις αλλαγές φάσης ουσιών όπως τα αέρια και τα υγρά και στις αλληλεπιδράσεις των μοριακών επιφανειών. Εν ολίγοις, οι δυνάμεις Van der Waals είναι η γενική ονομασία για τις αλληλεπιδράσεις έλξης και απώθησης μεταξύ μορίων και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της δομής και της συμπεριφοράς των ουσιών.
ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ
2. Δυνάμεις Van der Waals
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι δυνάμεων van der Waals:
Source: Shutterstock.com
Ας εφαρμόσουμε όσα μάθαμε
Σε αυτή τη δραστηριότητα, θα συζητήσουμε το φαινόμενο του βρασμού που συναντάμε συχνά στην καθημερινή μας ζωή σε μοριακό επίπεδο και θα εξετάσουμε την επίδραση των ισχυρών και ασθενών αλληλεπιδράσεων στον βρασμό. Ο βρασμός είναι η ταχεία μετάβαση από την υγρή στην αέρια κατάσταση όταν η τάση ατμών ενός υγρού είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση. Δεδομένου ότι αυτό το φαινόμενο δεν συμβαίνει μόνο στην επιφάνεια του υγρού, όπως στην εξάτμιση, αλλά σε όλο το υγρό, παρατηρείται η δημιουργία φυσαλίδων στο υγρό κατά τη διάρκεια του βρασμού. Ωστόσο, η θερμοκρασία στην οποία τα υγρά αρχίζουν να βράζουν υπό σταθερή πίεση, δηλαδή το σημείο βρασμού, ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του υγρού.
Με άλλα λόγια, το σημείο βρασμού είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των υγρών. Αλλά γιατί; Τι αλλάζει όταν αλλάζει ο τύπος του υγρού, ώστε να αλλάζει το σημείο βρασμού; Για να το κατανοήσουμε αυτό, πρέπει να εξετάσουμε προσεκτικά τα μόρια των υγρών. Το σημείο βρασμού εξαρτάται από την ισχύ των διαμοριακών αλληλεπιδράσεων. Όσο ισχυρότερη είναι η δύναμη έλξης μεταξύ των μορίων, τόσο υψηλότερο είναι το σημείο βρασμού. Επομένως, όταν αλλάζει ο τύπος του υγρού, αλλάζει και το σημείο βρασμού, επειδή αλλάζει και η διαμοριακή δύναμη έλξης του υγρού. Τι πιστεύετε ότι επηρεάζει τη δύναμη έλξης μεταξύ των μορίων; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..........
Όταν συγκρίνουμε την αιθυλική αλκοόλη με το νερό, παρατηρούμε ότι υπάρχουν δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων και των δύο ενώσεων. Ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τον οποίο τα σημεία βρασμού της αιθυλικής αλκοόλης και του νερού είναι διαφορετικά; ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τον οποίο τα σημεία βρασμού της αιθυλικής αλκοόλης και της μεθυλικής αλκοόλης είναι διαφορετικά; ..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Ένας μαθητής ανέλυσε τον παραπάνω πίνακα και προέβαλε το ακόλουθο επιχείρημα: «Ο τύπος της ασθενής αλληλεπίδρασης μεταξύ των μορίων μεθυλικής αλκοόλης και αιθυλικής αλκοόλης είναι ο ίδιος. Και οι δύο χημικές ουσίες έχουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων. Ο αριθμός των δεσμών μεταξύ των μορίων μεθυλικής αλκοόλης και ο αριθμός των δεσμών μεταξύ των μορίων αιθυλικής αλκοόλης είναι ο ίδιος. Ωστόσο, τα σημεία βρασμού αυτών των δύο χημικών ουσιών είναι διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο αριθμός των ενδομοριακών δεσμών που σχηματίζουν αυτές τις χημικές ουσίες είναι διαφορετικός. Τόσο στην αιθυλική αλκοόλη όσο και στη μεθυλική αλκοόλη, τα άτομα στο μόριο συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς. Ωστόσο, όταν εξετάζονται οι χημικοί τύποι των ενώσεων, παρατηρείται ότι ο αριθμός των ατόμων που σχηματίζουν το μόριο είναι διαφορετικός.
Αυτό δείχνει ότι ο αριθμός των δεσμών στο μόριο είναι διαφορετικός. Δεδομένου ότι ο αριθμός των δεσμών (και συνεπώς η ένταση της ισχυρής αλληλεπίδρασης) είναι υψηλός σε μόρια με μεγάλο αριθμό ατόμων, το σημείο βρασμού είναι υψηλό.
Το επιχείρημα αυτό είναι γνωστό ότι είναι ψευδές. Προσδιορίστε γιατί το επιχείρημα αυτό είναι λάθος. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Δεδομένου ότι το επιχείρημα αυτό είναι γνωστό ότι είναι ψευδές, ποιος πιστεύετε ότι είναι ο λόγος για τη διαφορά μεταξύ των σημείων ζέσεως της αιθυλικής αλκοόλης και της μεθυλικής αλκοόλης; ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................