Lidhjet kimike

Kur dy atome përdorin elektronet e njëri-tjetrit për të mbushur shkallën e tyre më të lartë të fuqisë, themi që mes dy atomeve krijohet një lidhje e ndërvarur. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet lidhje kovalente. Ndryshe nga lidhjet ionike, ku elektronet kalojnë nga njëri atom tek tjetri, tek lidhjet e ndërvarura, elektronet e shkallës më të lartë të fuqisë qarkullojnë sa nga njëri atom tek tjetri. Këto lloj lidhjesh ndodhin përgjithësisht midis lëndëve jometal. Çdo atom në lidhjen e ndërvarur jep të paktën një elektron që do të shërbejë si mbushës, në mënyrë që shkallët e fuqisë së elektroneve të plotësohen.

Elektronet që marrin pjesë në lidhjet e ndërvarura quhen “çifte lidhëse”. Çdo çift lidhës elektronesh përbën një lidhje të ndërvarur. Për shembull tek molekula e hidrogjenit (H2), dy atomet e hidrogjenit japin nga një elektron, duke krijuar kështu një lidhje të vetme të ndërvarur. Përdorimi i përbashkët i elektroneve përmbush rregullin i tetëshes (oktet), ose rregulli i dyshes (duet) për hidrogjenin, që është nevoja e atomeve për t’i plotësuar shkallët më të larta të fuqisë së elektroneve, në mënyrë që të arrijnë një gjendje të baraspeshuar.

Lidhjet e ndërvarura kanë fortësi të ndryshme, në varësi të çifteve elektronike. Tek lidhja njëshe ka vetëm një çift elektronesh (si për shembull H2 ose HCL). Lidhjet dyshe kanë dy çifte elektronesh të përbashkëta, siç ndodh për shembull tek molekula e oksigjenit (O₂). Lidhjet treshe, që janë edhe lidhjet më to forta, kanë nga tre çifte të përbashkëta elektronesh, si për shembull nitrogjeni (N₂). Sa më shumë elektrone të përbashkëta të ketë lidhja, aq më e fortë është ajo dhe aq më e shkurtër bëhet. Lidhjet treshe janë përgjithësisht më të shkurtra dhe më të forta se lidhjet dyshe apo njëshe.

Lidhjet e ndërvarura janë dy llojesh: polare dhe jopolare, në varësi të shpërndarjes së elektroneve të përbashkëta. Nëse atomet kanë ngarkesë negative elektrike të ngjashme (elektronegativitet - aftësia për tërhequr elektrone), kjo do të thotë që elektronet shpenzojnë kohë të barabartë si tek njëri ashtu edhe tek tjetri atom. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet lidhje kovalente jopolare. Për shembull tek molekulat e hidrogjenit (H2), elektroni shpenzon kohë të barabartë tek të dy atomet e për pasojë të dy atomet kanë ngarkesë elektrike negative të njëjtë. Por nëse atomet kanë ngarkesa elektrike negative të ndryshme, kjo do të thotë që elektronet shpenzojnë më shumë kohë tek njëri atom dhe më pak tek tjetri. Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet lidhje kovalente polare. Shembulli më i zakonshëm i një lidhjeje kovalente polare është molekula e ujit (H₂O), ku atomi i oksigjenit ushtron forcë më të madhe tërhqjeje ndaj çifteve të përbashkëta të elektroneve se sa atomi i hidrogjenit e për rrjedhojë krijohet mosbarazim i ngarkesës elektrive negative mes dy atomeve.

Bashkimet e ndërvarura (kovalente) shprehin veti të ndryshme nga ato të bashkimeve me kalim (ionike). Për shembull atomet tek lidhjet e ndërvarura krijojnë molekula e jo rrjeta kristalore, siç bëjnë atomet tek lidhjet me kalim. Shumë prej bashkimeve të ndërvarura, si për shembull uji (H₂O) apo dyoksidi i karbonit (CO₂), gjendjen në temperaturë dhome e kanë në trajtë të lëngshme ose të gaztë, ndonëse disa prej tyre mund të gjendjen mund ta kenë në trajtë të ngurtë (si për shembull sheqeri* apo diamantet). Bashkimet e ndërvarura e kanë temperaturën e shkrirje dhe të zierjes më të ulët se sa bashkimet me kalim sepse forcat tërhqëse mes molekulave (forcat ndërmolekulare) janë më të dobëta se sa forcat e bashkimeve me kalim. Lidhjet e nëdrvarura përgjithësisht nuk përcjellin elektricitet, sepse ato nuk krijojnë ione që mund të lëvizin lirshëm në tretësirë.

*Ndonëse sheqeri ka trajtë kristalore, ajo nuk vjen si rrjedhojë e rrjetëzimit të ioneve por si rrjedhojë e vendosjes së molekulave në hapësirë kundrejt njëra tjetrës si trajtë kristali.

Disa shembuj të bashkimeve të ndërvarura janë uji (H₂O), dyoksidi i karbonit (CO₂) dhe metani (CH₄). Tek molekulat e ujit çdo atom hidrogjeni krijon një lidhje të ndërvarur me atomin e oksigjenit duke çiftuar nga një elektron. Tek dyoksidi i karbonit, atomi i karbonit krijon dy lidhje të ndërvarura me dy atomet e oksigjenit.  Metani është shembull i katër lidhjeve të ndërvarura njëshe, ku atomi i karbonit çifton nga një elektron me secilin nga katër atomet e hidrogjenit. 

Shembuj të lidhjeve të ndërvarura (kovalente). Uji (H₂O) me dy çifte lidhëse njëshe, dyoksidi i karbonit (CO₂) me katër çifte lidhëse dyshe dhe metani (CH₄) me katër çifte lidhëse njëshe.

Vetitë e bashkimeve ionike janë: gjendja e ngurtë në temperaturë dhome, pamja kristalore (si copëza akulli ose xhami) dhe temperatura e lartë e shkrirje dhe zierjes. Kjo e fundit ndodh sepse lidhjet ionike janë shumë të forta, e për këtë arsye kërkojnë shumë fuqi për t’u shkëputur. Kur bashkimet ionike treten në ujë, ato shpërbëhen në ione të veçanta, duke bërë që tretësira të fitojë aftësinë e përcjellësit të rrymës elektrike. Kjo është arsyeja pse uji i kripur është përcjellës i rrymës elektrike ndërsa vetë kripa nuk është.

Disa nga bashkimet më të përhapura ionike janë kloruri i natriumit (NaCl), ose kripa e gurit apo kripa e kuzhinës, dhe oksidi i magnezit (MgO). Shembullin e klorurit të natriumit e shpjeguam më sipër, ndërsa tek oksidi i magnezit, magnezi i dhuron oksigjenit dy elektrone, e për rrejdhojë krijohet ionet Mg2+ dhe O2-.

Një elektron i atomit të natriumit (Na) kalon tek atomi i klorit (Cl) duke kirjuar lidhjen ionike (NaCl).

Lidhjet me kërcim ndodhin vetëm midis metaleve. Ndryshe nga lidhjet me kalim (ionike) dhe ato të ndërvarura (kovalente), tek lidhjet me kërcim elektronet qarkullojnë të lira tek të gjithë atomet që janë lidhur me njëri-tjetrin, pra tek i gjithë rrjeti atomik i lëndës. Disa nga elektronet e shkallës më të lartë të fuqisë shkëputen dhe “kërcejnë” sa nga njëri atom tek tjetri dhe të gjitha elektronet bashkë krijojnë një “det” me elektrone që qarkullojnë të lira në të gjithë bashkësinë e atomeve. Ky kërcim elektronesh krijon një lidhje që i mban atomet ngjitur me njëri tjetrin si dhe u jep atyre veti që ne i quajmë veti metalike.

Dukuria e kërcimit të elektroneve sa nga njëri atom tek tjetri në gjuhën shkencore quhet elektrone të delokalizuara. Pikërisht për shkak të kësaj dukurie metalet janë përcjellës të mirë të elektricitetit, sepse në prani të një fushe elektrike, elektronet e lira janë në gjendje të përcjellin ngarkesën elektrike në të gjitha drejtimet e hapësirës që zë lënda. Përcjellësit më të mirë të elektricitetit janë bakri dhe alumini.

Dukuria e kërcimit të elektroneve gjithashtu u jep metaleve aftësinë e tyre për t’u petëzuar e fijëzuar si dhe për të ruajtur trajtën e re pasi është ushtruar forcë. Petëzim quhet aftësia e metaleve për t’u shtypur deri sa të marrin trajtën e një flete të hollë metalike, ndërsa fijëzim quhet aftësia e metaleve për t’u holluar deri sa të marrin trjatën e fijeve të holla, që në gjuhën teknike quhen tela elektrik. Kjo ndodh sepse elektronet nuk janë kapur fort pas asnjë atome në veçanti, gjë që i krijon mundësi atomeve të “rrëshqasin” e të ndryshojnë vendndodhje pa u shkëputur lidhja. Prej kësaj dukurie metalet mund të përkulen e të shtriqen sipas nevojës, pa u thyer.

Për shkak të elektroneve të lira metalet janë përcjellës shumë të mirë të nxehtësisë. Kur metalit i afrojmë një burim nxehtësie, fuqia vepruese (energjia kinetike) e elektroneve rritet dhe ato fillojnë të lëvizin më shpejtë. Kjo fuqi përcillet me shpejtësi tek të gjithë elektronet e tjera të lëndës, të cilat lëvizin dhe përplasen me njëri tjetrin në të gjitha drejtimet duke bërë që nxehtësia të përhapet gjithandej në mënyrë të njëtrajtshme. Aftësia e përcjelljes së nxehtësisë shfrytëzohet më së miri tek enët e përdorimit shtëpijak, tek motorët e automjeteve apo tek paisjet e shkëmbimi të nxehtësisë që gjenden tek konsidicionerët.

Lidhjet atomike tek metalet kanë pamjen e rrjetës, ku ionet metalike janë vendosur në mënyrë të rregullt pranë njëri tjetrit, në të gjitha drejtimet, dhe përreth tyre qarkullojnë elektronet e lira. Kjo vendosje i bën metalet të jenë ngurta dhe të qëndrueshme.  Në gjuhën shkencore kjo dukuri quhet forcë elektrostatike. Për shkak të saj pika e shkrirjes dhe e zierjes së shumicës së metaleve është mjaft e lartë.

Një nga vetitë më të veçanta të metaleve është aftësia e tyre për të krijuar metale të përziera. Në gjuhën shkencore metalet e përziera quhen aliazhe. Atome të metaleve të ndryshme mund të përzihen me njëri-tjetrin dhe të krijojnë metale të reja në përbërje të së cilave gjenden dy lloje atomesh. Kjo dukuri, ashtu si edhe dukuritë e tjera shfaqet si rrjedhojë e qarkullimit të lirë të elektroneve në lëndë. Metalet e përziera shpesh shfaqin përmirësim të vetive të metaleve të mëparshme, si për shembull bëhen më të forta, ndryshken më me vështirësi, bëhen përcjellës më të mirë, etj. Disa nga përzierjet më të përhapura janë çeliku (përzierje e atomeve të hekurit dhe karbonit) dhe tunxhi (përzierje e atomeve të bakrit dhe zinkut).

Disa shembuj të lëndëve metalike janë bakri (Cu), hekuri (Fe) dhe alumini (Al). Atomet e këtyre lëndëve krijojnë lidhje me kërcim (metalike). Tek bakri, çdo atom jep një elektron për të krijuar lidhje. E njëjta gjë ndodh edhe tek alumini, por me më shumë elektrone të lira.

Shembull i kërcimit të elektroneve nga një atom i hekurit (Fe) tek tjetri.