Mi az a Fémes kötés, illetve Ionos kötés?

A kovalens kötést a közös elektronpálya tartja össze, az ionosnál pedig nincs ilyen közösködés, ott az elektrosztatikus erők.

A fémes kötésről meg annyit, hogy ott atommagok körüli elektronfelhő alakul ki, minden atom bedobja a közösbe amije van ezért körülöttük véletlenszerűen egy "felhőbe" rendeződnek az elektronok. Ezek pedig helyben tartják a fémionokat. Itt egy atomnak nagyságrendekkel több elektronja lehet egy adott pillanatban, mint önállóan, ezért kénszerből új elektronpályák, új enerigaszintek is kialakulnak. Ehhez kapcsolódik a sávelmélet is, ami az energiaszinteket felső és alsó határok közé, úgynevezett sávokba teszi, mert lehetetlen konkrét értékeket megadni. Olyan gyorsan változnak, hogy esélytelen lemérni az elméletben végtelen számú értéket.

Ionos kötésre azért van szükség, mert ha jobban belegondolsz, akkor egy csomó olyan atom van, aminek a héj lezárásohz nagyon sok elektron kellene, mert van valahány lezárt héja, és még pluszba 1-2 elektronja (ezek ugye a periódusos rendszer első két oszlopa, azaz au I. és II. főcsoport). Egy héj az elsőt kivéve legalábbb 8 elektronból áll, tehát egy első főcsoportbeli atomnak 7 elektront kéne gyűjtenie a nemesgáz szerkezethez (másodikban meg hatot), ami lehetetlen. Akkor inkább teljesen ledobják azt az 1-2 fölösleges elektront egy másik atom számára, aki felveszi. Igaz hogy így töltésileg nem lesz semleges, de legalább a maradék elektronjai már lezárt héjakon vannak.

Tehát ha megnézed, a nagyon speciális hidrogénen kívül az összes I. fócsoportbeli elem kizárólag egyszeres pozitív ionként szerepel a vegyületeiben, a II. főcsoport meg kétszeres pozitívként.

Na de mi van a táblázat túloldalával, a VIII. főcsoporttal, azaz az utolsó előtt (a nemesgázok előtti) oszloppal? Hát ott olyanok vannak, akiknek a lezárt héjhoz már csak egyetlen egy elektron kell. Nekik két lehetőségük is van, vagy közösködnek egy másik atommal egy elektronon, hiszen akkor is megvan az elektronszerkezet (ez tehát kovalens kötés), de az is lehet, hogy felszednek egy elektront örökbe valakitől, akinek úgysem kell (ld. NaCl), azaz ionos kötés. Igazából jobban szeretik teljesen elszedni azt az elektront, akitől csak lehet, de legalábbis annyira magukhoz vonzani amennyire csak tudják.

Ha kettőt távolodunk visszafelé a nemesgázoktól, akkor még mindig két lehetőség van, vagy két elektront felvesznek (pl a kén két nátriumotól vesz el egy-egy elektront, Na2S), vagy két kovalens kötést csinálnak, de itt már az elektron felvétele sokkal-sokkal ritkább.

Azt ugyanis tudni kell, hogy elektront leadni sokkal könnyebben tundak az atomok mint felvenni, így már a kétszeres negatív elem-ion is igen ritka. Háromszoros negatív iont viszont semmilyen atom nem képez, így akinek már 3-4 elektron kell a boldogsághoz, az kénytelen kovalens úton beszerezni, vagy valahogy trükközni.

Eddig szándékosan csak a vegyületekről beszéltem. Mi a helyzet akkor, ha egy elem önmagában van, azaz csak egyféle atom van a rendszerben?

Hát az első főcsoport (kivétel a H2) ilyenkor nagy bajban van, mivel ugye mindenkinek 7 elektron felvétel vagy 1 elektron leadás kéne. Ha sok ilyen atomot kényszerítünk össze, akkor mindenki megszabadul az egy elektronjától, bedobja a közösbe, de hát mindenki számára púp az a sok közös elektron, csak nem lehet velük mit kezdeni. Éppen ezért a nátrium és a kálium atomjai nem túl összetartóak, instabil s szerkezet, ami abban nyivánul meg, hogy ezek puha, késsel vágható fémek. Ráadásul bármi jobb nekik mint együtt lenni, ezért bármilyen anyaggal találkoznak, arra rátukmálják az elektronjukat - de ekkor máris nem elemi fém nátriumról beszélünk, hanem ionról. Ezért tehát főleg az I. főcsoport tagjai nagyon reaktívak, csak úgy lehet tárolni őket, ha olyan anyaggal vesszük körbe, amire nem tudnak elektron tukmálni, azaz petróleummal.

Aztán direkt nem beszéltem még egy nagyon fontos csoportról, a d-mezőről. Egy részről ők olyan messze vannak a nemesgáz szerkezettől, hogy sokszor részmegoldásokkal is beérik, más részről képesek arra, hogy ide, hol oda pakolják az elektronjaikat (a d-pálya energiszintje ugyanis nem sokkal kisebb mint a következő héj s-pályája), és emiatt többféle formában elérjék a boldogságot. A közös jellemzőjük, hogy mind szabadulni akarnak inkább az elektronjaik egy részétől, de annyira nem zavarja őket az egymás elektronjának a jelenléte, mint az I és II főcsoport elemeit, sőt, valamennyire örülnek is neki. Ezért ezek az atomok ilyen közösségi létben léteznek, amit fémrácsnak hívunk, mindenki bedob pár elektront a közösbe, és jól van. Persze ezek közül van reaktívabb és kevésbé reaktív, azaz vannak olyanok, akiknek jobb ha inkább rátukmálják az elektronjaikat valami arra járó elektronhiányos atomra, és van aki igen stabil, pl a nemesfémek.

Minél több elektronja van egy atomnak, annál inkább jó neki ez a fémrács, ezért van az, hogy a lentebbi sorokban már a főcsoportok is inkább fémes jellegűek. Az ólom pl a szénnel megegyező főcsoportban van, de egyáltalán nem hasonlít rá.

A fémekre az jellemző, hogy általában szeretnek inkább végleg megszabadulni az elektronjaiktól, de ezért elég rugalmasak és sokszor mennek bele kovalens megoldásokba is. Sőt az is változó, hogy mennyi elektront kell leadniuk a boldogsághoz, a vas vagy a mangán esetében pl 2 vagy 3 is lehet.

Tehát látható, hogy a sokféle kötésre azért van szükség, mert sokféle érdekük van az atomoknak, amire elétrő megoldások vannak. És akkor még az összetett ionokról és egyéb trükkökről szó sem esett.

Javítás:

"Na de mi van a táblázat túloldalával, a VIII. főcsoporttal, azaz az utolsó előtt (a nemesgázok előtti) oszloppal?"

Eggyel tibb vonalat írtam, a VIII. fcs már valójában a nemesgáz, itt a VII. fcs-ról vans szó természetesen.