Biofyzika

1.9 Síly působící mezi atomy

Souběžně s poznáváním struktury elektronového obalu se vyvíjela představa, že spojování atomů v molekuly je zprostředkováno elektrony. Platí obecný postulát, že: Mezi atomy se vytváří chemické vazby jen tehdy, nastane-li jejich spojením ve vnějších elektronových vrstvách takové přeskupení valenčních elektronů, jemuž přísluší větší stabilita než elektronovým seskupením v atomech. Vnitřní elektrony zůstávají zpravidla chemickou vazbou nedotčeny.

Molekuly existují jako stabilní útvary proto, že energie spojeného, společného systému atomů je nižší, než energie systému oddělených atomů.
Iontová vazba. Při vzájemném přiblížení může jeden nebo více elektronů přejít z jednoho atomu do druhého a takto vzniklé kladné a záporné ionty se navzájem přitahují. Tato vazba je tedy vytvářena coulombickými silami. Je to vazba na větší vzdálenost než vazba kovalentní a vzdálenost mezi atomovými jádry iontů je při iontové vazbě větší než součet poloměrů atomů. Iontová vazba je kulově symetrická a nejsou při ní určitý směr nebo poloha preferovány. Je to vazba nenasycená, tzn., že počet iontů, které se mohou navzájem přitahovat, v podstatě není omezen. Látky s iontovou vazbou obvykle vytvářejí krystaly. Typickými představiteli iontové vazby jsou vazby sloučenin kovů s halogeny, např. Na+ s Cl-. Ovšem, jakmile se krystaly pevné látky nacházejí v polárním rozpouštědle, dochází k vytrhávání iontů z krystalu a rozpouštění látky.
Kovalentní vazba. Kovalentní vazba je následkem kvantově-mechanického jevu, nazývaného výměnný jev. Je projevem výměnných sil, které vznikají při vzájemném působení mezi dvěma nebo více atomy, které vede k tzv. sdílení elektronů, kdy jedna nebo více dvojic elektronů patří společně oběma atomům. K čistě kovalentní vazbě dochází v molekule vodíku H2.
Kovalentní vazba se uplatňuje na krátkou vzdálenost a je nejsilnější ze všech vazeb. Mezi dvěma atomy, které vytvářejí molekulu, existuje určitá vzdálenost, ve které se přitažlivé a odpudivé síly vyrovnávají, při které je potenciální energie soustavy minimální (viz obr. 1.9). Vzdálení nebo přiblížení atomů pak není možné bez dodání vnější práce na zvýšení energie systému. Vazebná energie W je pak podle rovna rozdílu potenciálů ve vzdálenosti r1 a r→ ∞. Je také ovšem rovna energii, která se vytvořením molekuly uvolní.
bio06.JPG

Obr. 1.9: Potenciální energie soustavy atom atom atom jako funkce vzdálenosti mezi atomy

 
 
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše