קשר כימי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לשכתב ערך זה
הסיבה לכך: הערך לא מדויק. אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות בדף זה, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו.

קשר כימי הינו מונח בכימיה המתאר מצב שבו אינטראקציה בין מטענים חשמליים פנימיים של אטומים או מולקולות הסמוכים זה לזה גורמת להתאחדותם כמולקולה (קשר תוך-מולקולרי), או מצב בו אינטראקציות חשמליות בין מולקולות גורמות להן לשמור על צמידות (קשר בין-מולקולרי). הקשרים הללו הם הגורמים לחומר ללבוש צורה, ובלעדיהם כל היסודות היו במצב גזי תמידי.

אמנם כל אחד מהיסודות הוא ניטרלי מבחינה חשמלית, וסך כל מטעניהם החשמליים נטו של האלקטרונים והפרוטונים מהם בנוי כל אטום של היסוד הוא אפס, אך זאת רק כלפי חוץ. פנימית, כל אלקטרון מקיים סביבו שדה חשמלי שלילי והגרעין מקיים סביבו שדה חשמלי חיובי. כאשר שני אטומים שונים מגיעים לקרבה ביניהם קיימים מצבים רגעיים בהם המטען החשמלי החיובי של גרעינו של אחד מהם נחשף להמטען החשמלי השלילי של אלקטרון אחד או יותר השייכים לאטום האחר. במצב כזה יתכן שכח המשיכה בין המטענים המנוגדים יגרום להחזקת שני האטומים יחדיו ויתנגד להפרדותם מכאן ואילך. אלקטרונים המהווים חלק מקשר תוך-מולקולרי נקראים אלקטרונים קושרים.

היווצרותו או אי היווצרותו של קשר קבוע בין שני אטומים או מולקולות כתוצאה מאינטראקציה רגעית כזו תלויה בין היתר בסידור האלקטרונים בכל אחד מהם, והאם כתוצאה מהאיחוד ביניהם תושג יציבות גדולה יותר מזו שהייתה קודם לכן. לדוגמה, יתכן כי סך כוחות הדחיה הנובעים מטעניהם השליליים של האלקטרונים האחרים (הבלתי קושרים) יגבר על כוחות המשיכה התומכים בקיום הקשר ויגרום לסילוק האלקטרונים הקושרים מאזור הקשר, כלומר ימנע מהקשר להתקיים.

בדרך כלל כל עוד אין שמונה אלקטרונים בקליפתו החיצונית של אטום, מתאפשר קיומם של קשרים. יוצאים מכלל זה אטומים קטנים בהם לא ניתן לצופף יותר משני אלקטרונים, ואטומים רבי אלקטרונים המסוגלים להכיל מעל שמונה אלקטרונים בקליפתם החיצונית. ככלל, כל עוד הקליפה החיצונית של אטום איננה מאוכלסת במספר האלקטרונים שהיא יכולה להכיל, יהיה האטום פעיל ויוכל ליצור קשרים. יציבות, שמשמעה העדר נטייה לשינוי, מושגת כאשר קליפת האלקטרונים החיצונית של האטום מלאה.

ישנם מספר סוגים של קשרים כימיים תוך-מולקולריים, הנבדלים ביניהם בעיקר באופי חלוקתם של האלקטרונים הקושרים בין האטומים או המולקולות השותפים לקשר:

קשרים כימיים בין-מולקולריים:

קשרים כימיים טומנים בחובם אנרגיה פוטנציאלית; לשם פירוק או יצירת קשרים יש לעתים להשקיע אנרגיה, ולעתים נפלטת אנרגיה אל הסביבה. זוהי האנרגיה הכימית הנמצאת בכל החומרים. כשדנים (בביולוגיה, למשל) על "מזונות עתירי אנרגיה", הכוונה היא למזונות המכילים חומרים (סוכרים ושומנים, למשל) המכילים קשרים כימיים בין אטומיהם, אשר פולטים אנרגיה רבה כשהם מתפרקים.

ידיעת אנרגיית הקשר של קשרים כימיים מאפשרת לחזות בדיוק מופלא את התרחשותן של תגובות כימיות. לדוגמה, ידוע שהקשרים שבמולקולות דו-אטומיות של מימן (H2) וחמצן (O2) יציבים יותר מהקשרים שבמולקולת מים. זו הסיבה שאם מביאים חמצן במגע עם מימן, דבר לא קורה; מים אינם נוצרים באופן ספונטני. לעומת זאת, אם מספקים את הפרש האנרגיה בין הקשרים (זאת באמצעות חום או ניצוץ חשמלי), אזי יתפרקו הקשרים שבמולקולות המימן והחמצן ותיווצר מולקולת מים (H2O).

התחומים החוקרים את אנרגיות הקשר ואת התרחשותן של תגובות כימיות הם התרמודינמיקה והקינטיקה.