How atoms bond - George Zaidan and Charles Morton

Как атомы образуют связи - Джордж Зайдан и Чарльз Мортон

Переводчик: Anna Kotova Редактор: Madina Juarez

Most atoms don't ride solo,

Большинство атомов не гуляют сами по себе,

instead they bond with other atoms.

а вступают в химические связи с другими атомами.

And bonds can form between atoms

Связи могут создаваться между атомами

of the same element

одного химического элемента

or atoms of different elements.

или разных элементов.

You've probably imagined bonding as a tug of war.

Легко представить такие связи в виде перетягивания каната.

If one atom is really strong,

Если один атом очень сильный,

it can pull one or more electrons

он перетянет на себя один или несколько электронов

off another atom.

другого атома.

Then you end up with one negatively charged ion

Тогда у вас получатся один отрицательно заряженный ион

and one positively charged ion.

и один положительно заряженный ион.

And the attraction between these opposite charges

Притяжение между противоположными зарядами

is called an ionic bond.

называется ионной связью.

This is the kind of sharing

Это как если бы вы

where you just give away your toy to someone else

отдали свою игрушку кому-то

and then never get it back.

и никогда не получили бы её обратно.

Элементы поваренной соли, или хлорида натрия,

Table salt, sodium chloride,

is held together by ionic bonds.

удерживаются вместе за счёт ионных связей.

Every atom of sodium gives up one electron

Каждый атом натрия отдаёт один электрон

to every atom of chlorine,

каждому атому хлора,

ions are formed,

образуются ионы,

and those ions arrange themselves

и эти ионы выстраиваются

in a 3D grid called a lattice,

в трёхмерную кристаллическую решётку,

in which every sodium ion

в которой каждый ион натрия

is bonded to six chloride ions,

связан с шестью ионами хлора,

and every chloride ion is bonded

а каждый ион хлора

to six sodium ions.

связан с шестью ионами натрия.

The chlorine atoms never give

Атомы хлора никогда не отдают

the sodium atoms their electrons back.

атомам натрия их электроны назад.

Now, these transactions aren't always so cut-and-dried.

Однако эти сделки не всегда настолько специфичны.

If one atom doesn't completely overwhelm the other,

Если один атом не может пересилить другой,

they can actually share each other's electrons.

они поделят электроны между собой.

This is like a pot luck

Это как обед в складчину,

where you and a friend each bring a dish

когда вы с другом приносите по блюду

and then both of you share both dishes.

и едите их вместе.

Each atom is attracted to the shared electrons

Каждый атом притягивается

к поделенным электронам,

in between them,

and this attraction is called a covalent bond.

и это притяжение называется ковалентной связью.

The proteins and DNA in our bodies,

Белки и ДНК нашего организма,

for example,

к примеру, удерживаются вместе

are held together largely by these covalent bonds.

в основном с помощью ковалентных связей.

Some atoms can covalently bond

Некоторые атомы могут вступать в ковалентную связь

with just one other atom,

только с одним атомом,

others with many more.

другие — со многими.

The number of other atoms

Количество атомов, с которыми

one atom can bond with

один атом способен образовать связь,

depends on how its electrons are arranged.

зависит от расположения электронов.

So, how are electrons arranged?

Как же располагаются электроны?

Every atom of a pure, unbonded element

Каждый атом чистого несвязанного вещества

is electrically neutral

электрически нейтрален,

because it contains the same number

поскольку он содержит одинаковое число

of protons in the nucleus

протонов в ядре

as it does electrons around the nucleus.

и электронов вокруг ядра.

And not all of those electrons are available for bonding.

И не все электроны готовы вступать в связь.

Only the outermost electrons,

Только самые далёкие от ядра электроны,

the ones in orbitals furthest from the nucleus,

находящиеся на внешней оболочке атома

the ones with the most energy,

и обладающие наибольшей энергией,

only those participate in bonding.

образуют химические связи.

By the way, this applies to ionic bonding too.

Кстати, это относится и к ионным связям.

Remember sodium chloride?

Помните хлорид натрия?

Well, the electron that sodium loses

Так вот, электрон, отдаваемый натрием,

is the one furthest from its nucleus,

находится дальше всего от ядра,

and the orbital that electron occupies

и электронная оболочка, которую он занимает,

when it goes over to chlorine

когда переходит к хлору, —

is also the one furthest from its nucleus.

самая дальняя от ядра хлора.

But back to covalent bonding.

Но вернёмся к ковалентным связям.

Carbon has four electrons

У углерода четыре электрона,

that are free to bond,

способных вступать в связь,

nitrogen has three,

у азота три, у кислорода два.

oxygen two.

So, carbon is likely to form four bonds,

Таким образом, углерод образует четыре связи,

nitrogen three,

азот — три, а кислород — две.

and oxygen two.

Hydrogen only has one electron,

У водорода есть только один электрон,

so it can only form one bond.

поэтому он может вступить в одну связь.

In some special cases,

В отдельных случаях атомы могут образовать больше связей,

atoms can form more bonds

than you'd expect,

чем можно было бы ожидать,

but they better have a really good reason to do so,

но у них на это должна быть очень веская причина,

or things tend to fly apart.

иначе всё может развалиться.

Groups of atoms

Группы атомов, связанных ковалентно,

that share electrons covalently with each other

называются молекулами. Они могут быть небольшими.

are called molecules.

They can be small.

For example, every molecule of oxygen gas

К примеру, каждая молекула газообразного кислорода

is made up of just two oxygen atoms

состоит лишь из двух атомов кислорода,

bonded to each other.

связанных между собой.

Or they could be really, really big.

Или же они могут быть очень-очень большими.

Human chromosome 13 is just two molecules,

13-я человеческая хромосома состоит всего лишь из двух молекул,

but each one has over 37 billion atoms.

но каждая из них содержит более 37 миллиардов атомов.

И вся эта конструкция, весь этот «город» атомов,

And this neighborhood,

this city of atoms,

is held together by the humble chemical bond.

удерживается вместе простыми и скромными химическими связями.