Jak vzniká chemická vazba?
Málokdy se stane, aby se atom někde vyskytnul zcela osamoceně. Ať už je to v moři nebo ve vzduchu, v půdě, ve tvém těle, v motoru auta nebo hrnci s gulášem, atomy se neustále potkávají, srážejí, míchají a tvoří nebo rozkládají vazby.
Ukážu ti, jak taková vazba vzniká. Představ si nejjednodušší možný případ, tedy dva atomy vodíku, které se k sobě přibližují. Pro přehlednost o nich budu mluvit jako o atomech A a B.
Kladné a záporné náboje se přitahují. Kladný náboj jádra atomu A přitahuje záporný elektronový obal atomu B. A funguje to samozřejmě i naopak - jádro vodíku B chce elektrony atomu A. Čím jsou si tyto atomy blíže, tím nižší je jejich potenciální energie. Potenciální se jí říká proto, že „by se mohla uvolnit, kdyby k tomu nastaly ty správné podmínky”.
A protože atomy obecně usilují o to, aby všechny potenciální energie byly co nejmenší (protože tak je to nestojí žádnou námahu), vyhovuje jim, když je kladný náboj blízko záporného náboje. Pokud se tedy kladný a záporný náboj dostatečně přiblíží, část energie se uvolní, potenciální energie obou atomů bude minimální a atomy na tom už nebudou nic měnit. Jinými slovy - atomy mezi sebou vytvoří vazbu.
Nesmíš ale zapomenout, že kladný a kladný náboj se odpuzují, stejně jako záporný a záporný náboj. Proto, pokud se kladné jádro atomu B příliš přiblíží ke kladnému jádru atomu A, potenciální energie mezi nimi opět vzroste a atomy budou mít snahu se od sebe oddělit. Proto by bylo přesnější říct, že vazba vzniká ve chvíli, kdy se stejné náboje odpuzují stejnou silou, jako se opačné náboje přitahují. Celý tento proces se dá shrnout grafem potenciální energie:
Již zmíněná energie, která se uvolní ve chvíli, kdy se atomy dostanou do správné vzdálenosti (a vznikne chemická vazba), se nazývá vazebná energie. Ta se většinou udává v kJ/mol. Pokud chceš vzniklou vazbu rozbít, tedy vázané atomy oddělit, musíš tu stejnou energii atomům znova dodat. V takovém případě se mluví o disociační energii. Disociační energie má vždy stejnou hodnotu jako vazebná energie, má jen opačné znaménko. Platí, že čím více energie se při vzniku vazby uvolní, tím je pevnější. Stejně tak vazba bude tím pevnější, čím více energie musíš dodat k jejímu roztržení.
Chemická vazba se v chemických vzorcích klasicky značí takto:
A-B
To, na jakou vzdálenost se dva atomy musejí přiblížit, aby vytvořily vazbu, závisí na tom, jak jsou atomy velké a jaká je jejich elektronová konfigurace. Jádra velkých atomů, které spolu tvoří vazbu, od sebe budou dále než jádra malých atomů.
Ač se to zatím nemusí zdát, množství energie, které se uvolní vznikem nebo rozkladem vazby, může být velmi podstatná informace. Například spalování uhlí nebo benzínu produkuje velké množství energie, protože při něm dochází k rozkladu velkého množství vazeb mezi atomy uhlíku a vodíku. Energie nikdy nevzniká ani nezaniká, pouze se přeměňuje, a v tomto případě jde o přeměnu vazebné energie na tepelnou nebo mechanickou.