Kjemiske bindinger og deres egenskaper

Yes, velkommen til forelesning. I dag er tema kjemiske bindinger, så vi skal se litt på ulike kjemiske bindinger. Da er det litt naturlig å starte med hvilket kompetansemål som vi har. Det som er aktuelt for denne forelesningen er utforske og gjøre rede for sammenhenger mellom kjemiske bindinger og egenskaper til ulike stoffer. Vi har flere ulike typer kjemiske bindinger, og egenskapene til et stoff påvirkes av typen kjemisk binding. Så stoffet kan ha svært ulike egenskaper, både ved romtemperatur og vannedrykk. Så kan stoffene være i gass, veske eller fast stoff. Det kan være ulikheter i hvordan løseligheten er i vann, og hvor godt stoffene leder varme og strøm. Og egenskapene bestemmer da hva vi bruker stoffene til. Så metaller bruker vi som strømledere, plast som isolatorer. Så oppsummert, egenskapene til stoff bestemmes blant annet av hvordan partiklene, altså atomene, ionene eller molekylene som stoffet består av, er bunnet til hverandre. Som gjør nøkkelen til å forstå de stoffene vi bruker og hva vi kan bruke stoffer til. er hvordan bindinger er. Så de kreftene som holder artiklene i et stoff sammen, kaller vi kjemiske bindinger, eller bare bindinger. For eksempel to atomer som er koblet sammen. Eller ioner, eller molekyler. Og det som er veldig viktig er at det finnes to hovedtyper bindinger. Det er sterke bindinger og svake bindinger. I dag i denne videoen skal vi gå gjennom mest de sterke, og så blir det en egen video om de svake. Grunnen til at man kan dele inn de sterke og svake er at man kan måle hvor mye energi som trengs for å bryte en binding, og det indikerer da hvor sterk eller svak bindingen er. Da vil det være en sammenheng mellom denne bindingen og egenskapene til stoffet. Så denne figuren viser en ganske god oversikt over pensum på dette området. Så her har vi bindinger. Hvis vi går til venstre, så har vi sterke bindinger. Her har vi svake bindinger. Så i denne videoen skal vi gå mest til venstre. Og da ser vi på sterkekrefter mellom atomer. Altså for eksempel mellom ulike... grunnstoffer i parodesystemet, selvfølgelig. Og da er det atomer som er bunnet sammen med metallbindinger, kovalente bindinger, som det er to ulike typer av, og jonebindinger. Så det i de fem gule firkantene her, skal vi se på i denne videoen. Så jeg regner med at vi husker at atomer er den minste bestanddelen av grunnstoffet. med en kjerne i midten, med nøytroner og protoner. Protoner er positivt ladd, nøytroner er negativt ladd. Nei, nøytroner er ikke negativt ladd, nøytroner er nøytrale. Mens elektroner rundt kjernen er negativt ladd. Så protoner er positivt, nøytroner er nøytrale, og elektroner er negative. Når disse atomene ingår i bindinger, så er det fordi de ønsker åtte elektroner totalt i sin ytterste skall. Så her ser vi igjen den ene gang. De vi skal gå gjennom i dag er den delen her. Metallbinding, da blir atomene holdt sammen i et metall. Ionebinding, da blir atomene holdt sammen i en ioneforbindelse, altså i et salt. Og en kovalentbinding, også kalt elektronparbinding. så holder atomene sammen i molekyler, og så har vi da svake bindinger på andre siden. Og da ser vi her nede at for eksempel jonebinding og kovalentbinding her er relativt mye sterkere enn de svake bindinger som hydrogenbinding og dipolbinding. Så her har vi et eksempel. Her har vi eksempel på... 2 molekyler Begge er bygd opp av atomene klor og hydrogen. Her ser vi hvordan bindingen mellom hydrogen og klor, det er da en binding mellom, eller krefter mellom atomer, mens bindingen mellom dette molekylet og dette molekylet er da krefter mellom molekyler. Så det er forskjellen på binding mellom atomer, som er her, og binding mellom molekyler, som er her. Yes, og det jeg lærte i forrige film, hva periodesystemet er og hvordan man bruker det, og man kan bruke periodesystemet til å avgjøre hvilke binding det er mellom de ulike kunststoffene. På den måten kan man også si noe om egenskapene. Så man kan avgjøre om det er et metall- eller jordenforbindelse, eller et stoff som består av molekyler. La oss si at dere får oppgitt to grunnstoff som binder seg sammen, og de to grunnstoffene begge er metaller i periodesystemet. Da vet dere at det er en metallbinding, og resultatet er et metall. Men hvis dere får oppgitt to grunnstoff hvor den ene grunnstoffet er et metall, og den andre er et ikke-metall, da har vi en joneforbindelse. eller et salt. Og til slutt, hvis dere får oppgitt to grunnstoff hvor begge er ikke metaller, da har vi en molekylforbindelse, eller et molekyl da. Så er det de tre hovedtypene her da, av bindinger. Metallbinding, jondelbinding og kovalentbinding, som vi skal se nærmere på nå. Så det vi begynner med, det er da... Metallbinding og noen egenskaper hos metaller. Metallbinding er en veldig sterk binding. Metaller har få negative yttre elektroner i atomene sine, og det vi kan se for oss i et metall er at hvert metallatom gir fra seg et eller flere yttre elektroner til metallet som en helhet. Så da blir metallatomene positive ioner. som vi ser her, og så har de gitt fra seg disse negative ytre elektronene her. Og da gir de fra seg, de på en måte donerer de vekk, sånn at de negative ytre elektronene tilhører alle de positive metaljonene i metallet. Så de negative små ytre elektronene her kan bevege seg fritt mellom de positive ionene. Så da kan man si at vi har positive metallioner av et eller annet type metall, som har gitt fra seg elektronene sine, og hvor elektronene beveger seg fritt mellom i en sjø, kan man si. Så man kan si at de elektronene danner en sjø, hvor de positive metallionene er i den sjøen. Ja, så da blir det på en måte som man ser her da, at de Den negative ionen her blir som en sjø rundt de positive metalionene. Og da får vi et metall til slutt. Så det er på en måte metallbindinger. Det er det som karakteriserer metallbindinger. Så tok jeg med denne her også. Den viser litt hvordan disse positive ionene er pakket sammen. Og de er pakket sammen. sånn at hver kule ligger i en fordypning mellom nabokulene og får 12 nære naboer. Og som man ser her, det positive metalljonet der får 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 nære naboer. Så det er ikke mulig å pakke det metalljonet noe tettere enn det som er her. Men noen metalljoner kan ha 8 da. Ja, vi går litt forbi det. Så litt på egenskapene til metaller. Metaller er veldig gode ledere av strøm, både når de er fast og i fordytende form. Og det er fordi disse yttre elektronene, denne sjøen med yttre elektroner, at de yttre elektronene kan bevege seg fritt mellom alle de positive jordene. Så det blir en veldig sterk binding mellom alle. hvor disse elektronene kan fyke rundt og bevege seg fritt mellom. Og det har lederestrøm veldig godt gjennom. Og det er også en veldig god leder av varme. Derfor brukes det en del i kabler og apparater. Kobber er kanskje mest brukt, men også aluminium da. Ingen for eksempel høyspent ledninger. Metallet har en metallglans. Jeg regner med dere flest har sett en klump med metall, aluminium for eksempel. Det er veldig lett å forme metaller, man kan lage tråder, man kan lage plater. Det man også kan gjøre er å ta to eller flere metaller og smelte de sammen. Da kalles det en legering. Da får den legeringen nye egenskaper som de metallene inneholder, kanskje ikke har alene. De aller fleste metaller har også et veldig høyt smeltepunkt, det skal vi se nærmere på. Det indikerer at metallbindinger er en veldig sterk binding. Her er et eksempel på jern, kobber og sølv, som alle har et veldig høyt smeltepunkt. Det vil si at det krever mye energi for å bryte bindingene i dette metallet. Det finnes unntak. Kviksølv som eksempel. For eksempel er det en væske i romtemperatur og har et smeltepunkt på minus 39 grader. og alkalimetallene og tinna. Så disse metallbindingene, generelt, trengs det veldig mye energi for å bryte opp, slik at metallet skal smelte. Og så er det på legeringen som jeg nevnte, vi kan endre egenskapene til metaller, vi kan gjøre dem mer bøyelige, eller vi kan gjøre dem sterkere, og det gjør vi ved å tilsette til metallet etter. eller flere grunnstoffer, og da kalles det da legering. For eksempel stål er en sånn, det er det vi ser på bildet av på figuren her. Det er en legering av jern og karbon, hvor karbonatomen er inni mellom jernatomene, og det gjør at karbonatomen gjør det vanskeligere for jernatomen å gri over hverandre, og det betyr at... Selve metallet, eller legeringen, blir veldig sterk. Sterkere enn jern alene. Så mynter vi for eksempel i bruker er for eksempel eksempel på legeringer. Yes, da har vi sett på metallbindingen, og da går vi over til den sterke bindingen nummer to, altså jonebinding. Og da skal vi se på jonebinding og egenskaper til joneformilser, eller det som da kalles for salter. Så det er da bindingen. mellom ulike joner, for eksempel natriumklorid, som er det vanlige saltet som vi har hjemme og bruker i maten vår. Her er jonene. Joner er en form for atom som har gitt fra seg eller tatt til seg et elektron. Har de tatt til seg et elektron, så har de blitt negativt ladet, da er det et negativt jom. Har de gitt fra seg et elektron, så har de et ... positivt ladet ion, og de tar til seg, eller gir fra seg, for å få 8 e-rom i sin ytterste skal, og det skal vi se videre på nå. Så disse ionene er pakket regelmessig i et mønster, det er kristallinsk, sier vi at det er, og den krystallen da, som vi får, natriumkloridkrystallen, har form som en terning, altså den er på en måte kubisk, og det kan vi se i bildet her, er en forstørrelse av salt. salt og natriumklorid. Det ser ut som glass, det gjør det. Men det finnes også mange andre typer krystallformer, og det er avhengig av størrelsen på ioner og ionerladningen. Så hvis vi ser litt nærmere her nå, på natriumklorid, så ser vi at natrium er i hovedgruppe 1, det betyr at den har ett elektron i sitt ytterste skala. Det ser vi her. Klor har syv elektroner i sitt ytterste skal, fordi den er i hovedgruppe 17. Så ser vi at natrium har jo åtte i sitt neste ytterste skal, så det natrium er at den gir fra seg sitt elektron til kloratomet. Hva skjer da? Jo, natrium mister et elektron og blir positivt lag, fordi det mister et negativt elektron, blir mer positivt, flere protoner i kjernen enn elektroner rundt. Klor mottar et negativt ladet elektron. får flere elektroner rundt kjernen enn den har positive protoner inni kjernen. Og da blir klor negativt, så da får vi et negativt klorion og et positivt natriumion. Et positivt natriumion og et negativt klorion vil tiltrekke hverandre, pluss og minus tiltrekke hverandre, og de går sammen og blir til natriumklorid. Bindingen når de går sammen der, det kaller vi for en jonebinding. Så det blir en binding mellom disse to jonene. To natriumatomer og ett klormolekyl blir til sammen to natriumkloridmolekyler. Så den er balansert av linjen. Så her ser vi en modell som viser krystallen, og her er det somaen. Så i denne krystallen her er det verdt... Natriumjon omgitt av seks klorioner og omvendt. Både klor og natrium, ved at klor har tatt til seg et ion, natrium har gitt fra seg et ion, har fått åtte i sitt ytterste skall, altså oppfyller opp tetteregleren, eller åtte regleren. Så mellom ionene virker det sterke krefter, som jeg sa. Da får vi den tredimensionalen strukturen her, med ionebindinger i mellom. Så egenskaper til salter. Hvis dere tar salt fra skapet hjemme, for eksempel flaksalt, som Maldon-halsalt, det er kanskje det enkleste å kjenne det på. Den er veldig sprø og knuser lett. Man kan strø salt og knuse saltet på maten. Det som skjer er at et av disse lagene i denne strukturen forskyr seg, og da kommer de positive ionene over de positive. og så kommer de negative over de negative. Da fører dette en frastøtning av lagene, og vi får en avskaling og brudder krystallen. Det er det som skjer når vi knuser alt i fingrene, for eksempel. Så noen andre ulike ... Skal vi se ... Jeg kan solge litt ut så får vi med alt her. Her er det bedre enn det var. Sånn. Smeltepunktet til joneforbindelser er vanligvis høyt. Det kreves mye energi for å bryte jonebindingene. Det indikerer at vi har en veldig sterk binding. Det samme med kokkepunktet, høyt kokkepunkt, fordi jonebinding er en veldig sterk binding. Så natriumklorid for eksempel, det saltet vi har sett på, 800 grader trengs det for at det skal smelte. Det leder ikke strøm i fast form, fordi jonet sitter fast. Men når saltet har smeltet, så kan det lede strøm, for da blir de friret til bevegelse av det litt rodende. Men hvis man løser salter i vann, da leder de strøm. For da blir det fri joner i vannet som kommer å bevege seg. Så tok jeg med noen eksempler på andre smertepunkter. Ja, så her kan man se fort hvordan her har vi salte, og vi tar det i vann. Så hvis man tar salte i vann på kjøkkenet, så ser man at det løser seg opp. Og da blir det positive natriumjoner. negative klorionene løser fra hverandre i vannet da, det frigjøres da. Yes, og da er vi ferdig med ionbinding, da er vi på den siste sterke bindingsgruppen, og det er da kovalentbinding, eller som kanskje mange kjenner det som, elektronparbinding, det er det samme. Og det er da en binding mellom atomer i molekyler, som gir molekylforbindelser. I stedet tenker vi også at elektronene opptrer i par, og det er da en atom av ikke-metaller som binder seg sammen til molekyler. Det de gjør da, er at de får et eller flere elektronpar til felles, eller på deling. På jonebinding ga det ene atomet helt fra seg sitt elektron, og et annet atom tok det til seg. Her så... er det to atomer som deler på de samtidig. Som for eksempel grunnstoffene fluor, oksygen og nitrogen er det sånn. Så i hvert av molekylene blir ett eller flere felles elektronpar trukket i begge atomkjernene og binder de to atomene sammen. Så hvis vi ser på et eksempel her, skal vi se. Vi kan illustrere kofalenterbindingen mellom atomer og molekyler med modeller, og der vi kun viser yttre elektroner, for det er de vi er interessert i å se på. Og da kan man se det som prikker eller kryss rundt atomsymbolene. Det kalles elektronprikkemodeller. Det ser man her. Så her er strukturformelen, og her er skalmodellen. Så hvis vi ser på klormolekylet, her har vi et kloratom og et kloratom. De kan gå sammen og danne CL2, altså klormolekylet. Og da er det felles elektronpare, altså det elektronet der og det elektronet der. bindningselektronene, de to elektronene som disse atomene deler sammen. Mens de andre elektronene som har ytterste skall her, både på det atomet her og på det atomet her, det er da de ledige elektronparene som ikke er med i selve bindingen. Når vi ser her nå, så har dette da, det er enkelt å se på elektronprikkmodellen, så ser vi at de kryssene her er yttre elektronene til det kloratomet, de prikkene her er etter elektronen til dette kloratomet. Så ser vi at dette kloratomet har 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, pluss at han låner det elektronet fra dette atomet. Og dette atomet har 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Og vi har dette også. Så begge disse to atomene, ved å dele på dette parret, dette elektronparret sammen, får 8 elektroner sitt ytterste skall, som de ville ha. Derfor opptrer klor alltid sammen med 2 og 2 i et klormolekyl, Cl2, fordi da får de 80 ytterste skall, som da har den strukturformen her. Hvis man har ett felles elektronparr, så har vi en enkeltbinding, som vi har sett på fremtiden nå. Da deler vi et par, hvis de har ... deler to par, så er det dobbeltbinding, sånn som her. Da deler de det paret, og det paret, og vi får dobbeltbinding. Tre felles elektropar, da deler de en, to, tre par, da får vi en trippelbinding. Så her deler de veldig mange atomer, elektroner. Så da kan man enten ta det som prikker eller streker. Men igjen, sånn som nitrogen har, en, to, tre, fire, fem, seks, syv, åtte, altid åtte. hvilken elektronryts det skal, med disse bindingene. Så trenger vi ikke alltid å vise de ledige elektronpoenene som går rundt, vi kan bare tegne bindingene som streker. Så ja, det er ganske ryddig. Så antall streker er avhengig av antall bindinger selvfølgelig. Så har man også disse aprikkemodellene og strekemodellene som jeg snakket litt om. Så sier man at dette er modeller som er gode for å vise bindingsforhold, men elektronene ligger ikke helt rolig akkurat her. Det er en sky, så de beveger seg litt fritt rundt. Hvis man ser på vannmolekylet her, så er det vinklet sånn. Se på pillet her. Så er det vinklet sånn her. Årsaken er at oksygenatomet i vannmolekylet har... to ledere elektronpar, altså her og her, og elektronen skyen fra disse elektronene tar plass. De to elektronene her tar ganske mye plass, derfor får vi denne vinkeren på dette molekylet. Det skal vi se litt på i neste video, da får det litt mer mening. Så innenfor kovalente bindinger har vi to typer. Vi har polare bindinger og upolare bindinger. Det det handler om er at når atomer av ulike typer, ikke av samme grunnstoff, men atomer av ulike grunnstoff, binder seg sammen, vil de trekke de felles elektronene til seg i ulik grad. Så her ser vi for eksempel bindingen. mellom to atomer som trekker i ulik grad på de bindings-elektronene, kaller vi det en polar-overlent binding. Så her har vi kloratomet i en binding med hydrogenatomet. Da ser vi at pilen er mye tykkere mot kloratomet, det er for at dette kloratomet trekker mer på disse to bindings-elektronene som den deler med hydrogenatomet. Den trekkes mer i den retningen her. Og da sier vi at hele dette molekylet her, er en dipol, altså et polart molekyl. Det er fordi vi får en positiv pol i denne enden, som er litt svak positivt, og det symboliseres med dette tegnet som heter delta og en pluss. Mens på andre siden har vi en delta minus. Det er fordi når klor trekker mer på disse bindingselettronene, så blir disse negative elektronene mer mot høyre, så vi får et overskudd. av negativt, vi får mer negativt ladning i den enden her da. Så derfor blir det litt mer negativt i den enden her av molekylet, og litt mer positivt i den enden der da. Og det er for at klor trekker de mot høyre, mot sin side. Så det blir overskudd her da av elektroner i forhold til på andre siden. Mens bindingen mellom to like atomer, de vil trekke i lik grad på bindingselektronene, og da får vi det som vi kaller for en upolar. kovalentbinding, så da er den bindingen mellom disse to atomene, upolarkovalentbinding, da var det en polarbinding. Og da sier vi at molekylet ikke er en dipol, og vi kaller det for et upolart molekyl. Så her har vi to ulike atomer, her har vi to like atomer. Ja, så for molekyler som består av flere enn to atomer, sånn som her har vi en, to, tre atomer i vannmolekylet, vil formen... hvor molekylet avgjør om det er en dipol. Så der ser vi allerede her, kommer vi tilbake til det med vannmolekylet i stad, som vi snakket om som var vinklet. Så vannmolekylet er en dipol, og et polart molekyl, så er det litt positivt i den enden her, litt negativt i den enden der, og litt positivt i den andre enden. Så her vil oksygen trekke mer på bindingskaritonene enn det hydrogen vil gjøre. Hvis vi ser dette molekylet her, mellom karbon og oksygen, Det er et upolart molekyl. Her vil det være minus i begge enda, pluss i midten. Så da blir det ikke en nettosum av pluss eller minus i hver enda. Her er det pluss i den ene enden og minus i den andre enden. For at det skal være polart, må det være pluss i den ene enden og minus i den andre enden. Når vi snakker om kovalente bindinger og nærmere bestemte polare og upolare molekyler, så bringer det oss inn på et nytt begrep som heter elektron. negativitet. Og hvert atom har sin elektron negativitetsverdi, en veldig langt ord. Denne verdien er et mål for den evnen et atom har til å trekke til elektroner som da har felles med et annet atom. Og det vi har sett på nå er to atomer som deler elektroner, og de to atomene, som er ulike typer atomer fra ulike grunnstoff, vil ha ulike evner til å trekke. på de elektronene som deles. Og da ser vi bortfor edelgås i denne sammenhengen her, fordi det er veldig få forbindelser. Disse negativitetsverdiene har tall fra 0,7 til 4. Jo høyere tall, jo høyere emne har det atomet til å trekke til seg elektroner i en binding. Så et atomet med verdi på 4 trekker veldig på disse elektronene som den deler med et annet. Så elektronegativitetsverdiene til atomene øker mot høyre i en periode i periodesystemet, og oppover i en hovedgruppe. Så her nede til venstre vil et atom ha en relativt lav elektronegativitetsverdi, mens vi smaker ut opp. oppover og til høyre, skrått oppover på denne måten her, så kommer vi opp til for eksempel fluor, og de stoffene her oppe øverst til høyre, og de vil ha en relativt mye høyere elektron-dientifisertsverdi, så det øker oppover og til høyre da. Så det er også en måte man kan bruke dette, en parodsystem da, å se på egenskaper hos ulike grunnstoff. Så her ser man disse verdiene da, sånn som fluor er for eksempel ganske høy med 4, mens for eksempel magnesium er bare på 1 for eksempel da. Så da vet vi at fluor trekker mer på elektronene enn det man leser i løret. Så hva er det vi kan bruke det her til? Jo, det vi kan bruke det til er at vi kan finne forskjellen i elektronnegativitet mellom de atomene som inngår i bindingen. Så vi kan ta de atomene med høyeste verdi minus de atomene med lavest verdi, og da får vi forskjellen. Den sier noe om graden av ladningsforskjellningen. i bindingen mellom de. Ja, hvor mye forskyvning det er i den negative ladningen da. Så jo større forskjell, desto mer er elektronparet forsøvet over mot det atomet som har den største verdien. Og da sier vi at desto sterkere ionekarakter har vi bindingen da. Så hvis vi da ser på det her, så den forskjellen som vi finner mellom atomene, den kan være til hjelp for oss. avgjør om en binding er upolarkovalent, polarkovalent eller underbinding. Så hvis vi for eksempel da ser på natrium og klorid for eksempel. Natrium er på 0,9, klorid er på 3, 3 minus 0,9 er 2,1. Det betyr at vi har en forskjell i elektronegativitet på 2,1. Da kan vi se på denne her, at 2,1, da er vi borti her, da er vi på jonebinding, og det vet vi at stemmer. Natrium og klor har vi gått inn i tidligere, og de har en jonebinding mellom seg. Så hvis verdiene er mellom 1 og 2, så har vi en polarkovalentbinding, og mellom 0 og 1 en upolarkovalentbinding. Men det er ikke noe sånn at overgangen er gradvis, så det er ikke akkurat en verdi som sier at nå er det akkurat. akkurat polar-kovalent når det er akkurat upolar. Det er en gradvis endring mellom de. Men man kan bruke det som en god indikator på hvilken bindingstype det er snakket om. Så det vi sitter her med er at for å avgjøre hvilken binding det er snakket om mellom to atomer, og hvilken type sterk binding det er, så bør man både bruke rotsystemet som vi har snakket om tidligere i videoen. To metaller sammen gir metallbinding, metall og ikke-metall gir jonebinding, og ikke-metall og ikke-metall gir kovalentbinding. Og man kan ta og sjekke elektronegativitetsverdien til de aktuelle atomene, og sjekke på denne skalaen her hvordan type binding det er. Yes, og det var alt om sterke bindinger. Neste video så kommer det om svake bindinger.

Yes, velkommen til forelesning. I dag er tema kjemiske bindinger, så vi skal se litt på ulike kjemiske bindinger. Da er det litt naturlig å starte med hvilket kompetansemål som vi har.

Det som er aktuelt for denne forelesningen er utforske og gjøre rede for sammenhenger mellom kjemiske bindinger og egenskaper til ulike stoffer. Vi har flere ulike typer kjemiske bindinger, og egenskapene til et stoff påvirkes av typen kjemisk binding. Så stoffet kan ha svært ulike egenskaper, både ved romtemperatur og vannedrykk. Så kan stoffene være i gass, veske eller fast stoff. Det kan være ulikheter i hvordan løseligheten er i vann, og hvor godt stoffene leder varme og strøm.

Og egenskapene bestemmer da hva vi bruker stoffene til. Så metaller bruker vi som strømledere, plast som isolatorer. Så oppsummert, egenskapene til stoff bestemmes blant annet av hvordan partiklene, altså atomene, ionene eller molekylene som stoffet består av, er bunnet til hverandre. Som gjør nøkkelen til å forstå de stoffene vi bruker og hva vi kan bruke stoffer til. er hvordan bindinger er.

Så de kreftene som holder artiklene i et stoff sammen, kaller vi kjemiske bindinger, eller bare bindinger. For eksempel to atomer som er koblet sammen. Eller ioner, eller molekyler.

Og det som er veldig viktig er at det finnes to hovedtyper bindinger. Det er sterke bindinger og svake bindinger. I dag i denne videoen skal vi gå gjennom mest de sterke, og så blir det en egen video om de svake.

Grunnen til at man kan dele inn de sterke og svake er at man kan måle hvor mye energi som trengs for å bryte en binding, og det indikerer da hvor sterk eller svak bindingen er. Da vil det være en sammenheng mellom denne bindingen og egenskapene til stoffet. Så denne figuren viser en ganske god oversikt over pensum på dette området. Så her har vi bindinger.

Hvis vi går til venstre, så har vi sterke bindinger. Her har vi svake bindinger. Så i denne videoen skal vi gå mest til venstre. Og da ser vi på sterkekrefter mellom atomer.

Altså for eksempel mellom ulike... grunnstoffer i parodesystemet, selvfølgelig. Og da er det atomer som er bunnet sammen med metallbindinger, kovalente bindinger, som det er to ulike typer av, og jonebindinger.

Så det i de fem gule firkantene her, skal vi se på i denne videoen. Så jeg regner med at vi husker at atomer er den minste bestanddelen av grunnstoffet. med en kjerne i midten, med nøytroner og protoner.

Protoner er positivt ladd, nøytroner er negativt ladd. Nei, nøytroner er ikke negativt ladd, nøytroner er nøytrale. Mens elektroner rundt kjernen er negativt ladd.

Så protoner er positivt, nøytroner er nøytrale, og elektroner er negative. Når disse atomene ingår i bindinger, så er det fordi de ønsker åtte elektroner totalt i sin ytterste skall. Så her ser vi igjen den ene gang.

De vi skal gå gjennom i dag er den delen her. Metallbinding, da blir atomene holdt sammen i et metall. Ionebinding, da blir atomene holdt sammen i en ioneforbindelse, altså i et salt.

Og en kovalentbinding, også kalt elektronparbinding. så holder atomene sammen i molekyler, og så har vi da svake bindinger på andre siden. Og da ser vi her nede at for eksempel jonebinding og kovalentbinding her er relativt mye sterkere enn de svake bindinger som hydrogenbinding og dipolbinding. Så her har vi et eksempel.

Her har vi eksempel på... 2 molekyler Begge er bygd opp av atomene klor og hydrogen. Her ser vi hvordan bindingen mellom hydrogen og klor, det er da en binding mellom, eller krefter mellom atomer, mens bindingen mellom dette molekylet og dette molekylet er da krefter mellom molekyler.

Så det er forskjellen på binding mellom atomer, som er her, og binding mellom molekyler, som er her. Yes, og det jeg lærte i forrige film, hva periodesystemet er og hvordan man bruker det, og man kan bruke periodesystemet til å avgjøre hvilke binding det er mellom de ulike kunststoffene. På den måten kan man også si noe om egenskapene. Så man kan avgjøre om det er et metall- eller jordenforbindelse, eller et stoff som består av molekyler.

La oss si at dere får oppgitt to grunnstoff som binder seg sammen, og de to grunnstoffene begge er metaller i periodesystemet. Da vet dere at det er en metallbinding, og resultatet er et metall. Men hvis dere får oppgitt to grunnstoff hvor den ene grunnstoffet er et metall, og den andre er et ikke-metall, da har vi en joneforbindelse. eller et salt. Og til slutt, hvis dere får oppgitt to grunnstoff hvor begge er ikke metaller, da har vi en molekylforbindelse, eller et molekyl da.

Så er det de tre hovedtypene her da, av bindinger. Metallbinding, jondelbinding og kovalentbinding, som vi skal se nærmere på nå. Så det vi begynner med, det er da...

Metallbinding og noen egenskaper hos metaller. Metallbinding er en veldig sterk binding. Metaller har få negative yttre elektroner i atomene sine, og det vi kan se for oss i et metall er at hvert metallatom gir fra seg et eller flere yttre elektroner til metallet som en helhet. Så da blir metallatomene positive ioner.

som vi ser her, og så har de gitt fra seg disse negative ytre elektronene her. Og da gir de fra seg, de på en måte donerer de vekk, sånn at de negative ytre elektronene tilhører alle de positive metaljonene i metallet. Så de negative små ytre elektronene her kan bevege seg fritt mellom de positive ionene.

Så da kan man si at vi har positive metallioner av et eller annet type metall, som har gitt fra seg elektronene sine, og hvor elektronene beveger seg fritt mellom i en sjø, kan man si. Så man kan si at de elektronene danner en sjø, hvor de positive metallionene er i den sjøen. Ja, så da blir det på en måte som man ser her da, at de Den negative ionen her blir som en sjø rundt de positive metalionene.

Og da får vi et metall til slutt. Så det er på en måte metallbindinger. Det er det som karakteriserer metallbindinger.

Så tok jeg med denne her også. Den viser litt hvordan disse positive ionene er pakket sammen. Og de er pakket sammen.

sånn at hver kule ligger i en fordypning mellom nabokulene og får 12 nære naboer. Og som man ser her, det positive metalljonet der får 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 nære naboer. Så det er ikke mulig å pakke det metalljonet noe tettere enn det som er her. Men noen metalljoner kan ha 8 da.

Ja, vi går litt forbi det. Så litt på egenskapene til metaller. Metaller er veldig gode ledere av strøm, både når de er fast og i fordytende form. Og det er fordi disse yttre elektronene, denne sjøen med yttre elektroner, at de yttre elektronene kan bevege seg fritt mellom alle de positive jordene. Så det blir en veldig sterk binding mellom alle.

hvor disse elektronene kan fyke rundt og bevege seg fritt mellom. Og det har lederestrøm veldig godt gjennom. Og det er også en veldig god leder av varme. Derfor brukes det en del i kabler og apparater. Kobber er kanskje mest brukt, men også aluminium da.

Ingen for eksempel høyspent ledninger. Metallet har en metallglans. Jeg regner med dere flest har sett en klump med metall, aluminium for eksempel. Det er veldig lett å forme metaller, man kan lage tråder, man kan lage plater.

Det man også kan gjøre er å ta to eller flere metaller og smelte de sammen. Da kalles det en legering. Da får den legeringen nye egenskaper som de metallene inneholder, kanskje ikke har alene.

De aller fleste metaller har også et veldig høyt smeltepunkt, det skal vi se nærmere på. Det indikerer at metallbindinger er en veldig sterk binding. Her er et eksempel på jern, kobber og sølv, som alle har et veldig høyt smeltepunkt.

Det vil si at det krever mye energi for å bryte bindingene i dette metallet. Det finnes unntak. Kviksølv som eksempel.

For eksempel er det en væske i romtemperatur og har et smeltepunkt på minus 39 grader. og alkalimetallene og tinna. Så disse metallbindingene, generelt, trengs det veldig mye energi for å bryte opp, slik at metallet skal smelte.

Og så er det på legeringen som jeg nevnte, vi kan endre egenskapene til metaller, vi kan gjøre dem mer bøyelige, eller vi kan gjøre dem sterkere, og det gjør vi ved å tilsette til metallet etter. eller flere grunnstoffer, og da kalles det da legering. For eksempel stål er en sånn, det er det vi ser på bildet av på figuren her.

Det er en legering av jern og karbon, hvor karbonatomen er inni mellom jernatomene, og det gjør at karbonatomen gjør det vanskeligere for jernatomen å gri over hverandre, og det betyr at... Selve metallet, eller legeringen, blir veldig sterk. Sterkere enn jern alene. Så mynter vi for eksempel i bruker er for eksempel eksempel på legeringer. Yes, da har vi sett på metallbindingen, og da går vi over til den sterke bindingen nummer to, altså jonebinding.

Og da skal vi se på jonebinding og egenskaper til joneformilser, eller det som da kalles for salter. Så det er da bindingen. mellom ulike joner, for eksempel natriumklorid, som er det vanlige saltet som vi har hjemme og bruker i maten vår. Her er jonene.

Joner er en form for atom som har gitt fra seg eller tatt til seg et elektron. Har de tatt til seg et elektron, så har de blitt negativt ladet, da er det et negativt jom. Har de gitt fra seg et elektron, så har de et ...

positivt ladet ion, og de tar til seg, eller gir fra seg, for å få 8 e-rom i sin ytterste skal, og det skal vi se videre på nå. Så disse ionene er pakket regelmessig i et mønster, det er kristallinsk, sier vi at det er, og den krystallen da, som vi får, natriumkloridkrystallen, har form som en terning, altså den er på en måte kubisk, og det kan vi se i bildet her, er en forstørrelse av salt. salt og natriumklorid.

Det ser ut som glass, det gjør det. Men det finnes også mange andre typer krystallformer, og det er avhengig av størrelsen på ioner og ionerladningen. Så hvis vi ser litt nærmere her nå, på natriumklorid, så ser vi at natrium er i hovedgruppe 1, det betyr at den har ett elektron i sitt ytterste skala. Det ser vi her.

Klor har syv elektroner i sitt ytterste skal, fordi den er i hovedgruppe 17. Så ser vi at natrium har jo åtte i sitt neste ytterste skal, så det natrium er at den gir fra seg sitt elektron til kloratomet. Hva skjer da? Jo, natrium mister et elektron og blir positivt lag, fordi det mister et negativt elektron, blir mer positivt, flere protoner i kjernen enn elektroner rundt. Klor mottar et negativt ladet elektron.

får flere elektroner rundt kjernen enn den har positive protoner inni kjernen. Og da blir klor negativt, så da får vi et negativt klorion og et positivt natriumion. Et positivt natriumion og et negativt klorion vil tiltrekke hverandre, pluss og minus tiltrekke hverandre, og de går sammen og blir til natriumklorid.

Bindingen når de går sammen der, det kaller vi for en jonebinding. Så det blir en binding mellom disse to jonene. To natriumatomer og ett klormolekyl blir til sammen to natriumkloridmolekyler. Så den er balansert av linjen. Så her ser vi en modell som viser krystallen, og her er det somaen.

Så i denne krystallen her er det verdt... Natriumjon omgitt av seks klorioner og omvendt. Både klor og natrium, ved at klor har tatt til seg et ion, natrium har gitt fra seg et ion, har fått åtte i sitt ytterste skall, altså oppfyller opp tetteregleren, eller åtte regleren.

Så mellom ionene virker det sterke krefter, som jeg sa. Da får vi den tredimensionalen strukturen her, med ionebindinger i mellom. Så egenskaper til salter.

Hvis dere tar salt fra skapet hjemme, for eksempel flaksalt, som Maldon-halsalt, det er kanskje det enkleste å kjenne det på. Den er veldig sprø og knuser lett. Man kan strø salt og knuse saltet på maten. Det som skjer er at et av disse lagene i denne strukturen forskyr seg, og da kommer de positive ionene over de positive. og så kommer de negative over de negative.

Da fører dette en frastøtning av lagene, og vi får en avskaling og brudder krystallen. Det er det som skjer når vi knuser alt i fingrene, for eksempel. Så noen andre ulike ... Skal vi se ... Jeg kan solge litt ut så får vi med alt her.

Her er det bedre enn det var. Sånn. Smeltepunktet til joneforbindelser er vanligvis høyt.

Det kreves mye energi for å bryte jonebindingene. Det indikerer at vi har en veldig sterk binding. Det samme med kokkepunktet, høyt kokkepunkt, fordi jonebinding er en veldig sterk binding.

Så natriumklorid for eksempel, det saltet vi har sett på, 800 grader trengs det for at det skal smelte. Det leder ikke strøm i fast form, fordi jonet sitter fast. Men når saltet har smeltet, så kan det lede strøm, for da blir de friret til bevegelse av det litt rodende. Men hvis man løser salter i vann, da leder de strøm.

For da blir det fri joner i vannet som kommer å bevege seg. Så tok jeg med noen eksempler på andre smertepunkter. Ja, så her kan man se fort hvordan her har vi salte, og vi tar det i vann.

Så hvis man tar salte i vann på kjøkkenet, så ser man at det løser seg opp. Og da blir det positive natriumjoner. negative klorionene løser fra hverandre i vannet da, det frigjøres da.

Yes, og da er vi ferdig med ionbinding, da er vi på den siste sterke bindingsgruppen, og det er da kovalentbinding, eller som kanskje mange kjenner det som, elektronparbinding, det er det samme. Og det er da en binding mellom atomer i molekyler, som gir molekylforbindelser. I stedet tenker vi også at elektronene opptrer i par, og det er da en atom av ikke-metaller som binder seg sammen til molekyler. Det de gjør da, er at de får et eller flere elektronpar til felles, eller på deling. På jonebinding ga det ene atomet helt fra seg sitt elektron, og et annet atom tok det til seg.

Her så... er det to atomer som deler på de samtidig. Som for eksempel grunnstoffene fluor, oksygen og nitrogen er det sånn.

Så i hvert av molekylene blir ett eller flere felles elektronpar trukket i begge atomkjernene og binder de to atomene sammen. Så hvis vi ser på et eksempel her, skal vi se. Vi kan illustrere kofalenterbindingen mellom atomer og molekyler med modeller, og der vi kun viser yttre elektroner, for det er de vi er interessert i å se på.

Og da kan man se det som prikker eller kryss rundt atomsymbolene. Det kalles elektronprikkemodeller. Det ser man her.

Så her er strukturformelen, og her er skalmodellen. Så hvis vi ser på klormolekylet, her har vi et kloratom og et kloratom. De kan gå sammen og danne CL2, altså klormolekylet.

Og da er det felles elektronpare, altså det elektronet der og det elektronet der. bindningselektronene, de to elektronene som disse atomene deler sammen. Mens de andre elektronene som har ytterste skall her, både på det atomet her og på det atomet her, det er da de ledige elektronparene som ikke er med i selve bindingen. Når vi ser her nå, så har dette da, det er enkelt å se på elektronprikkmodellen, så ser vi at de kryssene her er yttre elektronene til det kloratomet, de prikkene her er etter elektronen til dette kloratomet. Så ser vi at dette kloratomet har 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, pluss at han låner det elektronet fra dette atomet.

Og dette atomet har 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Og vi har dette også. Så begge disse to atomene, ved å dele på dette parret, dette elektronparret sammen, får 8 elektroner sitt ytterste skall, som de ville ha. Derfor opptrer klor alltid sammen med 2 og 2 i et klormolekyl, Cl2, fordi da får de 80 ytterste skall, som da har den strukturformen her.

Hvis man har ett felles elektronparr, så har vi en enkeltbinding, som vi har sett på fremtiden nå. Da deler vi et par, hvis de har ... deler to par, så er det dobbeltbinding, sånn som her. Da deler de det paret, og det paret, og vi får dobbeltbinding. Tre felles elektropar, da deler de en, to, tre par, da får vi en trippelbinding.

Så her deler de veldig mange atomer, elektroner. Så da kan man enten ta det som prikker eller streker. Men igjen, sånn som nitrogen har, en, to, tre, fire, fem, seks, syv, åtte, altid åtte.

hvilken elektronryts det skal, med disse bindingene. Så trenger vi ikke alltid å vise de ledige elektronpoenene som går rundt, vi kan bare tegne bindingene som streker. Så ja, det er ganske ryddig. Så antall streker er avhengig av antall bindinger selvfølgelig.

Så har man også disse aprikkemodellene og strekemodellene som jeg snakket litt om. Så sier man at dette er modeller som er gode for å vise bindingsforhold, men elektronene ligger ikke helt rolig akkurat her. Det er en sky, så de beveger seg litt fritt rundt. Hvis man ser på vannmolekylet her, så er det vinklet sånn. Se på pillet her.

Så er det vinklet sånn her. Årsaken er at oksygenatomet i vannmolekylet har... to ledere elektronpar, altså her og her, og elektronen skyen fra disse elektronene tar plass. De to elektronene her tar ganske mye plass, derfor får vi denne vinkeren på dette molekylet.

Det skal vi se litt på i neste video, da får det litt mer mening. Så innenfor kovalente bindinger har vi to typer. Vi har polare bindinger og upolare bindinger.

Det det handler om er at når atomer av ulike typer, ikke av samme grunnstoff, men atomer av ulike grunnstoff, binder seg sammen, vil de trekke de felles elektronene til seg i ulik grad. Så her ser vi for eksempel bindingen. mellom to atomer som trekker i ulik grad på de bindings-elektronene, kaller vi det en polar-overlent binding. Så her har vi kloratomet i en binding med hydrogenatomet. Da ser vi at pilen er mye tykkere mot kloratomet, det er for at dette kloratomet trekker mer på disse to bindings-elektronene som den deler med hydrogenatomet.

Den trekkes mer i den retningen her. Og da sier vi at hele dette molekylet her, er en dipol, altså et polart molekyl. Det er fordi vi får en positiv pol i denne enden, som er litt svak positivt, og det symboliseres med dette tegnet som heter delta og en pluss.

Mens på andre siden har vi en delta minus. Det er fordi når klor trekker mer på disse bindingselettronene, så blir disse negative elektronene mer mot høyre, så vi får et overskudd. av negativt, vi får mer negativt ladning i den enden her da. Så derfor blir det litt mer negativt i den enden her av molekylet, og litt mer positivt i den enden der da. Og det er for at klor trekker de mot høyre, mot sin side.

Så det blir overskudd her da av elektroner i forhold til på andre siden. Mens bindingen mellom to like atomer, de vil trekke i lik grad på bindingselektronene, og da får vi det som vi kaller for en upolar. kovalentbinding, så da er den bindingen mellom disse to atomene, upolarkovalentbinding, da var det en polarbinding. Og da sier vi at molekylet ikke er en dipol, og vi kaller det for et upolart molekyl. Så her har vi to ulike atomer, her har vi to like atomer.

Ja, så for molekyler som består av flere enn to atomer, sånn som her har vi en, to, tre atomer i vannmolekylet, vil formen... hvor molekylet avgjør om det er en dipol. Så der ser vi allerede her, kommer vi tilbake til det med vannmolekylet i stad, som vi snakket om som var vinklet.

Så vannmolekylet er en dipol, og et polart molekyl, så er det litt positivt i den enden her, litt negativt i den enden der, og litt positivt i den andre enden. Så her vil oksygen trekke mer på bindingskaritonene enn det hydrogen vil gjøre. Hvis vi ser dette molekylet her, mellom karbon og oksygen, Det er et upolart molekyl. Her vil det være minus i begge enda, pluss i midten.

Så da blir det ikke en nettosum av pluss eller minus i hver enda. Her er det pluss i den ene enden og minus i den andre enden. For at det skal være polart, må det være pluss i den ene enden og minus i den andre enden.

Når vi snakker om kovalente bindinger og nærmere bestemte polare og upolare molekyler, så bringer det oss inn på et nytt begrep som heter elektron. negativitet. Og hvert atom har sin elektron negativitetsverdi, en veldig langt ord. Denne verdien er et mål for den evnen et atom har til å trekke til elektroner som da har felles med et annet atom. Og det vi har sett på nå er to atomer som deler elektroner, og de to atomene, som er ulike typer atomer fra ulike grunnstoff, vil ha ulike evner til å trekke.

på de elektronene som deles. Og da ser vi bortfor edelgås i denne sammenhengen her, fordi det er veldig få forbindelser. Disse negativitetsverdiene har tall fra 0,7 til 4. Jo høyere tall, jo høyere emne har det atomet til å trekke til seg elektroner i en binding.

Så et atomet med verdi på 4 trekker veldig på disse elektronene som den deler med et annet. Så elektronegativitetsverdiene til atomene øker mot høyre i en periode i periodesystemet, og oppover i en hovedgruppe. Så her nede til venstre vil et atom ha en relativt lav elektronegativitetsverdi, mens vi smaker ut opp.

oppover og til høyre, skrått oppover på denne måten her, så kommer vi opp til for eksempel fluor, og de stoffene her oppe øverst til høyre, og de vil ha en relativt mye høyere elektron-dientifisertsverdi, så det øker oppover og til høyre da. Så det er også en måte man kan bruke dette, en parodsystem da, å se på egenskaper hos ulike grunnstoff. Så her ser man disse verdiene da, sånn som fluor er for eksempel ganske høy med 4, mens for eksempel magnesium er bare på 1 for eksempel da.

Så da vet vi at fluor trekker mer på elektronene enn det man leser i løret. Så hva er det vi kan bruke det her til? Jo, det vi kan bruke det til er at vi kan finne forskjellen i elektronnegativitet mellom de atomene som inngår i bindingen.

Så vi kan ta de atomene med høyeste verdi minus de atomene med lavest verdi, og da får vi forskjellen. Den sier noe om graden av ladningsforskjellningen. i bindingen mellom de.

Ja, hvor mye forskyvning det er i den negative ladningen da. Så jo større forskjell, desto mer er elektronparet forsøvet over mot det atomet som har den største verdien. Og da sier vi at desto sterkere ionekarakter har vi bindingen da. Så hvis vi da ser på det her, så den forskjellen som vi finner mellom atomene, den kan være til hjelp for oss.

avgjør om en binding er upolarkovalent, polarkovalent eller underbinding. Så hvis vi for eksempel da ser på natrium og klorid for eksempel. Natrium er på 0,9, klorid er på 3, 3 minus 0,9 er 2,1. Det betyr at vi har en forskjell i elektronegativitet på 2,1.

Da kan vi se på denne her, at 2,1, da er vi borti her, da er vi på jonebinding, og det vet vi at stemmer. Natrium og klor har vi gått inn i tidligere, og de har en jonebinding mellom seg. Så hvis verdiene er mellom 1 og 2, så har vi en polarkovalentbinding, og mellom 0 og 1 en upolarkovalentbinding. Men det er ikke noe sånn at overgangen er gradvis, så det er ikke akkurat en verdi som sier at nå er det akkurat.

akkurat polar-kovalent når det er akkurat upolar. Det er en gradvis endring mellom de. Men man kan bruke det som en god indikator på hvilken bindingstype det er snakket om.

Så det vi sitter her med er at for å avgjøre hvilken binding det er snakket om mellom to atomer, og hvilken type sterk binding det er, så bør man både bruke rotsystemet som vi har snakket om tidligere i videoen. To metaller sammen gir metallbinding, metall og ikke-metall gir jonebinding, og ikke-metall og ikke-metall gir kovalentbinding. Og man kan ta og sjekke elektronegativitetsverdien til de aktuelle atomene, og sjekke på denne skalaen her hvordan type binding det er. Yes, og det var alt om sterke bindinger. Neste video så kommer det om svake bindinger.

Transcript for:Kjemiske bindinger og deres egenskaper

Transcript for:
Kjemiske bindinger og deres egenskaper