Глава 3. Нанохимия и наноматериалы

"Алхимики искали только золото, но открыли вместо него порох, фарфор, целебные средства и ряд законов природы".

А. Шопенгауэр

Химическая связь

Каждый из нас лепил в детстве из пластилина, вырезал бу­мажные фигурки и склеивал их между собой, пришивал пуго­вицу. .. Так или иначе, все мы понимаем, что объекты окружаю­щего нас мира удерживаются вместе не "абы как", а с помощью каких-то дополнительных сил. Эти силы заметно различаются в зависимости от своей природы: в одном случае это нитка, со­единяющая вместе кусочки ткани, в другом — всемирное тяго­тение, в третьем — клей, глина и т.п. В мире атомов и молекул роль такого универсального "клея", связывающего их между собой, выполняет химическая связь. Природа химической связи объясняется силой электрического притяжения между отрица­тельными электронами и положительными ядрами.

Химия - наука о составе, строении, свойствах веществ и их превращениях, основанная на общих принципах физики.

Подобно тому, как разные виды клея различаются проч­ностью, сила химической связи также неодинакова для разных веществ. Об этом свидетельствует наш повседневный опыт: одни вещества легко разрушаются при малейшем воздействии (напри­мер, соль растворяется воде), так как связи между их атомами очень слабы. Атомы других веществ связаны сильнее, но и они поддаются деформации (например, металлы, которые можно гнуть и ковать); третьи же вещества (алмаз) настолько прочны, что им нипочем ни сверхвысокие температуры, ни давление.

Соль, металл и алмаз являются яркими представителями трех наиболее характерных типов химической связи — ионной, металлической и ковалентной. Обратите внимание, насколько тип связей между атомами и молекулами вещества влияет на его физические и химические свойства.

Атомы вступают в химические связи с единственной целью: приобрести устойчивую электронную конфигурацию (полностью заполнить свою внешнюю электронную оболочку). Впервые эту гипотезу выдвинули в 1916 г. ученые Коссель и Ль­юис, а впоследствии она была доказана и экспериментально.

В главе, посвященной квантовым явлениям, говорилось о том, что атомы так называемых "благородных газов" (гелия, не­она, аргона и др.) упорно избегают химических связей. Такая "неприступность" этих элементов обусловлена тем, что каждый из них сам по себе имеет устойчивую электронную конфигура­цию. Конфигурация гелия — 1s², а остальных — Ns²Np⁶, где N — номер соответствующего химического ряда.

В отличие от инертных газов, остальные атомы имеют неус­тойчивую электронную конфигурацию и охотно вступают в хи­мические связи с другими элементами. Способность образовы­вать связи называется валентностью.