Aatomeid peetakse aine ehitusplokkideks. Sellisena pakuvad aatomite omadused ja vastastikmõju teadlastele suurt huvi. Aatomi üks oluline omadus on see, kui palju elektrone on selle välimises kestas. Neid tuntakse valentselektronidena ja need vastutavad selle aatomi sidumisinteraktsioonide eest. Valentssidemete teooria eesmärk on neid interaktsioone kirjeldada ja ennustada. Valentssidemete teooria uurimiseks peate visualiseerima aatomiorbitaale, neid kattuma ja mõistma nende geomeetriat.
1
Mõelge aatomi struktuurile. Aatomid koosnevad prootonitest (positiivselt laetud osakesed), neutronitest (laenguta osakesed) ja elektronidest (negatiivselt laetud osakesed). Prootonid ja neutronid moodustavad aatomi massi ja asuvad aatomi keskmes. Elektronid on nii väikesed, et nende mass on tühine ja nad tiirlevad ümber aatomi keskpunkti.
2
Tea, et elektronid asuvad erinevatel tasanditel. Elektronid ei tiirle ümber tuuma juhuslikult. Selle asemel jäävad nad orbitaalidele, mis asuvad tuumast teatud kaugusel (see kaugus erineb aatomiti). Tuumale lähemal asuvaid orbitaale peetakse madalateks ja kaugemal asuvateks kõrgeteks orbitaalideks. Mida rohkem energiat elektron omab, seda kõrgema orbiidi oleku ta hõivab. Orbitaalid viitavad tõenäolisele tsoonile, kust elektroni leiate. Elektronid on kõige stabiilsemad võimalikult madala energiaga olekus, mida nimetatakse ka põhiolekuks.
3
Pidage meeles, et elektronidel on erinevad orbiidimustrid. Elektronpilve (ruumi, kus elektrone võib leida) kontseptualiseerimisel kujutavad paljud inimesed loomulikult ette sfääri tuuma ümber. Kui mõned orbitaalid on sfäärilised (s orbitaalid), siis teised on hantlite kujulised, mille keskel on tuum (p orbitaalid). Need erinevad kujundid on valentssidemete mõiste jaoks olulised ja neid tuleb kahe aatomi vaheliste sidemete analüüsimisel arvesse võtta. On ka d-orbitaale ja f-orbitaale, millel on keerulisem geomeetria.
4
Pilt üksikvõlakirjad. Üksikud sidemed ehk sigma (ðˆ) sidemed on kahe s-orbitaali kattumise tulemus. Elektronid on jagatud kattumise piirkonnas ja selle piirkonna võib leida kahe tuuma vahel. Sel põhjusel nimetatakse seda piirkonda tuumadevaheliseks teljeks. Sigma sidemed kattuvad üksteisega. See tähendab, et neil on kõige tõhusam kattuvus ja seega moodustavad nad tugevaima sideme.
5
Kujutage ette sidet väljaspool tuumadevahelist telge. Kui kõik sigma sidemed asuvad kahe aatomi tuumade vahel, siis p-orbitaalid moodustavad teistsuguse sideme. P-orbitaali kuju tõttu moodustab see nn pi (ð…) sideme. Pi-side eksisteerib aatomite tuumade kohal ja all ning on seetõttu väljaspool tuumadevahelist telge.P-orbitaalid ei kattu nii hästi kui s-orbitaalid, seega on pi-sidemeid kergem katkestada (nõrgem) kui sigma-sidemeid. tuumade all on esimese pi-sideme aktsepteeritud orientatsioon. Siiski võib olla ka teine pi-side, mis on risti esimesega. Seda sidet peetakse mõlemal pool tuuma.
6
Asetage orbitaalid peale. Nende erinevate sidemete visualiseerimiseks peate asetama ühe aatomi orbitaali teise orbitaali peale. Pi-sidemete visualiseerimiseks kujutage ette, et kaks hantlit lükatakse kokku. Ülemised ja alumised osad puutuksid kokku, kuid keskkohad mitte. Sigma sidemeid võib võrrelda kahe palli kokkusurumisega. Nad kohtuvad peaga ja side asub tuumadevahelisel teljel, mida võiks võrrelda kahe kuuli keskpunktide vahelise ruumiga.
7
Mõelge elektronide laengule. Elektronid tõmbuvad aatomi keskpunktis oleva tuuma poole, kuna see on positiivne ja nad on negatiivsed. See tähendab ka seda, et elektronid tõrjuvad üksteist. Aatom on oma madalaimas energiaseisundis (kõige stabiilsem), kui elektronid on üksteisest võimalikult kaugel. See muudab elektronide orbitaalide geomeetria valentssideme mudeli jaoks väga oluliseks. Üksteist tõrjuvaid elektrone nimetatakse tavaliselt valentskoori elektronpaari tõrjumise teooriaks või VSEPR-i teooriaks. Aatomiorbitaalide levinumad geomeetriatüübid on lineaarsed, painutatud, trigonaalne tasapinnaline, tetraeedriline, trigonaalne bipüramidaalne ja oktaeedriline.
8
Tegur üksikutes paarides. Üksikud elektronpaarid on valentselektronid aatomis, mis ei seostu teise aatomiga. Kuna üksikud paarid ei seostu teiste aatomitega ja neid tõmbavad väljapoole teised tuumad, tiirlevad üksikud paarid aatomi keskpunktile lähemale. See avaldab teistele elektronidele veidi rohkem tõrjuvat jõudu ja muudab aatomi või molekuli kuju. Näiteks võib eeldada, et vesi on lineaarne (H-O-H), kuid hapnikul on kaks üksikut elektronide paari, mis interakteeruvad elektronide kujuga. molekul. See surub vesinikud üksteisele lähemale, kui nad muidu oleksid, ja annab molekulile painutatud geomeetria.
9
Hübridiseerida orbitaalid. Mõnel juhul ei ennusta aatomi sidet täpselt selle s ja p orbitaalid. Kui see juhtub, viitab valentssidemete teooria, et aatomi orbitaalid on hübridiseerunud. Lühidalt öeldes on see viis öelda, et mõned s- ja p-orbitaalid ühinesid orbitaalideks, mis jagavad mõlema omadusi ja suurendavad aatomi stabiilsust. See nähtus aitab ennustada mõne aatomi kuju ja sidumisaktiivsust. Näiteks süsinik hübridiseeritakse sp3 (1 s ja 3 p orbitaalid on ühendatud). See võimaldab orbitaalidel optimaalselt hajutada ja vähendada elektronide-elektronide tõrjumist. Samuti võimaldab see süsinikuaatomil moodustada neli sidet.
10
Tule klassi ette valmistudes. Kui alustate just oma esimest keemiatundi, hoiatage, et need ei ole mõeldud nõrganärvilistele. Peate peatüki enne tähtaega läbi lugema ja loetu kohta märkmeid tegema. See aitab teil eelnevalt tuvastada kõik valentssidemete teooriaga seotud küsimused.
11
Pöörake tähelepanu klassile. Keemiaüliõpilased suudavad harva pähe õppida kõike, mida valentssidemete teooriaga hästi hakkama saada. Selle asemel osalege tunnis ja harjutage teaduslikku mõtlemist. Samuti peaksite tunnis märkmeid tegema, et mäletaksite olulisi punkte, mida käsitletakse valentselektronide ja sideme kohta. Joonistage orbitaalide ja molekulaargeomeetria mudeleid, mis aitavad teil toimuvat visualiseerida.
12
Töötage laboris kõvasti. Laboritunnid on keemia mõistmise oluline osa. Need pakuvad praktilist rakendust paljude õpikus sisalduvate mõistete jaoks. Oluline on tulla laborisse ette valmistatuna ja järgida kõiki ettevaatusabinõusid. Siin näete mõningaid valentssidemete teooria ennustatud keemilisi reaktsioone.
13
Õppige regulaarselt. Keemiaeksamile eelneval õhtul tuupimine on harva edukas ja alati õnnetu. Selle asemel eraldage pärast igat tundi tund või kaks, et tunnis käsitletud materjal üle vaadata ja end vanema materjaliga värskendada. See aitab teil keemiatunnis keskenduda ja enesekindlalt püsida.Õpperühmad on suurepärane viis õppimise lõbusamaks muutmiseks.Leidke veebis praktikaeksameid või looge oma teadmisi sisu kohta proovimiseks ise.