Tiede

Kiinteä kemiallinen sidos — Energiakäyrä

Kun kaksi atomia on hyvin kaukana toisistaan, niiden välinen vuorovaikutus on pieni. Lähestyessä ydin–elektroni-vetovoima voi alentaa energiaa, mutta liian pienellä etäisyydellä ydin–ydin- ja elektroni–elektroni-hylkiminen kasvaa voimakkaaksi. Sidospituus vastaa suunnilleen tämän kokonaisenergian minimiä.

Energiakäyrä

Kun kaksi atomia on hyvin kaukana toisistaan, niiden välinen vuorovaikutus on pieni. Lähestyessä ydin–elektroni-vetovoima voi alentaa energiaa, mutta liian pienellä etäisyydellä ydin–ydin- ja elektroni–elektroni-hylkiminen kasvaa voimakkaaksi. Sidospituus vastaa suunnilleen tämän kokonaisenergian minimiä.

Kovalenttinen sidos

Lewis-mallissa kovalenttinen sidos kuvataan usein jaettuna elektroniparina. Kvanttimekaniikassa elektronit kuvataan kuitenkin molekyyliorbitaaleilla tai muilla monielektronisilla aaltotoiminnoilla, jotka voivat ulottua usean ytimen alueelle. Sidoksen kannalta olennaista on, että elektronitiheyden järjestyminen alentaa kokonaisenergiaa.

Ioninen sidos on kollektiivinen

Ionikiteessä positiiviset ja negatiiviset ionit eivät muodosta vain erillisiä kahden hiukkasen pareja. Jokainen ioni vuorovaikuttaa monien ympäröivien ionien kanssa, ja hilalenergia on koko rakenteen kollektiivinen ominaisuus. Siksi esimerkiksi NaCl-kidettä on harhaanjohtavaa kuvata erillisten NaCl-molekyylien joukkona.

Sidoksen polaarisuus

Jos sidoksen atomit vetävät elektronitiheyttä eri voimakkuudella, sidokseen syntyy osittaisvarauksia ja dipolimomentti. Molekyylin kokonaispolaarisuus riippuu kuitenkin geometriasta. Hiilidioksidissa kaksi C=O-sidosta ovat polaarisia, mutta lineaarisen molekyylin vastakkaiset dipolit kumoavat toisensa.

Kiinteä kemiallinen sidosΔχ

Energiakäyrä

Saman atomiparin tapauksessa suurempi sidoksen kertaluku liittyy usein lyhyempään ja vahvempaan sidokseen. Molekyyliorbitaaliteoriassa sidoksen kertaluku voidaan kytkeä sitovien ja hajottavien orbitaalien miehitykseen. Tämä selittää myös tapauksia, joissa yksinkertainen Lewis-rakenne ei riitä.

Lewis-mallissa kovalenttinen sidos kuvataan usein jaettuna elektroniparina. Kvanttimekaniikassa elektronit kuvataan kuitenkin molekyyliorbitaaleilla tai muilla monielektronisilla aaltotoiminnoilla, jotka voivat ulottua usean ytimen alueelle. Sidoksen kannalta olennaista on, että elektronitiheyden järjestyminen alentaa kokonaisenergiaa.