Legatura chimica

Legatura chimica este forta de atractie care se manifesta intre atomi legandu-i in molecule, ioni, radicali.

Tipuri de legaturi chimice

In general, legaturile chimice au caracter ionic si covalent, exceptie facand legaturile dintre atomi identici (acestea sunt covalente 100%). Legaturile ionice si covalente separate sunt intalnite destul de rar. Disponibilitatea pentru o anumita legatura imparte compusii in: ionici si covalenti.

Legatura ionica

Legatura ionica este formata prin atragerea electrostatica cu sarcini opuse si are loc intre metalele tipice si nemetalele tipice. Pentru a forma o configuratie electronica exterioara de echilibru (8 electroni), atomii se pot asocia prin cedarea si respectiv primirea de unul sau doi electroni. Se formeza astfel o molecula a carei legatura ionica (polara, heteropolara, electrovalenta) se bazeaza pe atractia electrostatica exercitata intre atomii ionizati pozitiv sau negativ. Atomii astfel construiti in stare solida se organizeaza sub forma de cristale, care datorita tipului de legatura se numesc cristale ionice. Cristalele ionice tipice se formeaza ca rezultat al reactiei dintre un element metalic puternic electropozitiv (grupele I,II) cu un element puternic electronegativ (grupele VI, VII). Metalele de tranzitie pot forma si ele cristale atunci cand diferenta de electronegativitate este indeajuns de mare. ex tipic:clorura de sodiu (NaCl) Teoria clasica a lui Born si Madelung da o imagine clara asupra naturii legaturii ionice. Intre doi atomi apropiati, unul ionizat pozitiv si altul negativ, apar forte electrostatice centrale de atractie care variaza cu patratul distantei si forte de respingere care variaza rapid cu inversul distantei la o putere n>2.

Legatura covalenta

Legatura covalenta este legatura chimica in care atomii sunt legati intre ei prin perechi de electroni puse in comun, atomii avand pozitii fixe unii fata de altii. Aceasta apare doar intre atomii nemetalelor, iar rezultatul legarii se numeste molecula.

Legatura covalenta poate fi de trei feluri, dupa modalitatea de punere in comun a electronilor. Astfel, ea este:

• nepolara - apare la atomii din aceeasi specie sau la atomii din specii diferite care au electronegativitati foarte apropiate (acestia fiind carbonul si hidrogenul). Fiecare dintre cei doi atomi pune in comun cate un electron, si fiecare atrage la fel de mult perechea astfel formata.
• polara - exista doar intre atomi ai nemetalelor din specii diferite. Fiecare dintre cei doi atomi pune in comun cate un electron, dar atomul care are electronegativitatea mai mare atrage mai puternic perechea formata. Atomul cu electronegativitatea mai mica devine astfel dezvelit de electroni.
• coordinativa - este o legatura covalenta polara speciala. In acest caz, doar un atom pune in comun cei doi electroni necesari formarii legaturii (acesta numindu-se donor), iar celalalt doar accepta perechea oferita (acesta numindu-se acceptor).

Legatura metalica

Legatura metalica. Mineralogul si chimistul norvegian V.M.Goldschmidt considera ca intre atomii unui metal ar exista covalente. L.Pauling considera ca in reteaua metalica legaturile dintre atomi sunt in rezonanta, electronii de valenta fiind repartizati statistic in mod egal intre toti atomii alaturati ai retelei cristaline. De exemplu, in reteaua cristalina a sodiului fiecare atom, avand un electron de valenta in orbitalul 3s, poate forma o covalenta cu un atom vecin. Prin urmare, dupa L.Pauling, intre atomii unui metal se stabilesc legaturi dielectronice, labile, care se desfac si se refac necontenit, intre diferitele perechi de atomi vecini din retea. La formarea legaturilor metalice in sodiul cristalizat ia parte numai electronul de valenta al fiecarui atom in parte. Pentru explicarea intensitatii legaturii metalice, L.Pauling considera ca prin transfer de electroni de la un atom la altul se formeaza si structuri ionice. Prin urmare, la metale unii atomi primesc mai multi electroni decat pot include in stratul de valenta.

Coeziunea mare a metalelor este explicata de catre L.Pauling prin existenta valentei metalice, care este cuprinsa intre 1 si 6. Valenta metalica este reprezentata de numarul electronilor care participa la formarea legaturii metalice. Pentru elementele cu Z=19-31 valenta metalica este reprezentata de cifra scrisa deasupra fiecarui element. Prin urmare, numarul maxim de legaturi metalice este format de metalele tranzitionale cu coeziune maxima din grupele VI b, VII b si VIII b.

Metalele al caror numar de legaturi metalice este mare, au raze atomice mici, densitati si duritati mari, temperaturi de topire si de fierbere ridicate, precum si o rezistenta remarcabila la solicitarile mecanice exterioare.

Spre deosebire de covalente, legaturile metalice sunt nesaturate, nelocalizate si nedirijate in spatiu, ceea ce ar explica plasticitatea metalelor.

SODIUL ~Na~

Raspandirea in natura

Sodiul este cel mai raspandit metal alcalin din scoarta Pamantului, dar si unul dintre cele mai raspandite din Univers. In natura se gaseste sub forma depozitelor masive de sare gema (clorura de sodiu, NaCl), in mineralul halit, in combinatie cu clorura de potasiu), in silvina, impreuna cu aluminiul in criolit (Na₃AlF₆), sau sub forma de azotat in salpetrul de Chile (NaNO₃ azotat de sodiu), reprezentand 2,6% din masa scoartei terestre. In apa marina, ionii de Na⁺ ii insotesc pe cei de Cl^-.

Liniile spectrale D ale sodiului se gasesc in majoritatea stelelor, precum si in Soare.

Metode de obtinere

Sodiul metalic se obtine prin electroliza uscata a clorurii de sodiu (NaCl), metoda mai ieftina decat electroliza hidroxidului de sodiu (NaOH).

Aplicatii

O multime de compusi ai sodiului au aplicatii. Sodiul metalic se foloseste pentru a obtine compusi organici. NaCl are un rol foarte important in procesele fiziologice din organism.

Dintre utilizarile sodiului, amintim:

• in aliaje, pentru a le imbunatati proprietatile;
• in sapunuri, in combinatie cu acizii grasi, formand cu acestia saruri slabe, usor dizolvabile, avand caracter degresant;
• in lampi de sodiu;
• pentru purificarea unor metale topite.

Pentru industrie, compusii cei mai importanti sunt: clorura de sodiu (NaCl), carbonatul de sodiu (Na₂CO₃), bicarbonatul de sodiu (NaHCO₃), salpetrul de Chile, soda caustica(NaOH), boraxul (Na₂B₄O₇·10H₂O), tiosulfatul de sodiu (Na₂S₂O₃·5H₂O).

Fiziologia ionilor de sodiu

Ionii de sodiu au o mare importanta in procesele fiziologice din organism, in depolarizarea membranelor, si in transmiterea stimulilor. Contrar tendintei de difuzie, pompa de sodiu-potasiu scoate ioni Na⁺ din celula si introduce ioni K⁺, polarizand membranele (datorita diferentelor de concentratie de Na si K fata de fetele membranei), pozitiv la interior si negativ la exterior. In timpul depolarizarii, sodiul patrunde masiv in celula si potasiul iese, schimband polarizarea membranei.

De asemenea, ionii de Na⁺ si ionii de Ca⁺² sunt importanti in crearea lucrului mecanic in muschi.

Serul fiziologic perfuzabil este o solutie de 0,9% NaCl, izotonica.