Характеристики, властивості, типи і приклади ковалентного зв'язку



The ковалентні зв'язки вони являють собою тип союзу між атомами, які утворюють молекули через спільне використання електронних пар. Ці ланки, які являють собою досить стійкий баланс між кожним видом, дозволяють кожному атому досягати стабільності своєї електронної конфігурації.

Ці зв'язки формуються в одинарних, подвійних або потрійних версіях і мають полярні і неполярні символи. Атоми можуть залучати інші види, що дозволяє формувати хімічні сполуки. Це об'єднання може відбуватися різними силами, генеруючи слабке або сильне тяжіння, або іонні символи, або електронний обмін.

Ковалентні зв'язки вважаються "сильними" спілками. На відміну від інших сильних зв'язків (іонних зв'язків), ковалентні зв'язки зазвичай відбуваються в неметалічних атомах і в тих, що мають схожість для електронів (подібні електронегативності), що робить ковалентні зв'язки слабкими і потребують менше енергії для розриву..

У цьому типі ланки зазвичай застосовується так зване правило октету, щоб оцінити кількість атомів, які повинні бути розділені: це правило говорить, що кожен атом молекули вимагає, щоб 8 валентних електронів залишалися стабільними. Шляхом спільного використання вони повинні досягти втрати або посилення електронів між видами.

Індекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Неполярна ковалентна зв'язок
    • 1.2 Полярна ковалентна зв'язок
  • 2 Властивості
    • 2.1 Байтове правило
    • 2.2 Резонанс
    • 2.3 Ароматичність
  • 3 Види ковалентних зв'язків
    • 3.1 Просте посилання
    • 3.2 Подвійне посилання
    • 3.3 Потрійне посилання
  • 4 Приклади
  • 5 Посилання

Особливості

На ковалентні зв'язки впливає електронегативна властивість кожного з атомів, що беруть участь у взаємодії електронних пар; коли у вас є атом з електронегативністю, значно більшим, ніж у іншого атома в об'єднанні, буде сформована полярна ковалентна зв'язок..

Однак, коли обидва атома мають подібне електронегативне властивість, буде утворена неполярна ковалентна зв'язок. Це відбувається тому, що електрони найбільш електронегативних видів будуть більш прив'язані до цього атома, ніж у випадку найменш електронегативних видів..

Варто зазначити, що жодна ковалентна зв'язок не є повністю рівною, якщо два задіяні атоми не є ідентичними (і, таким чином, мають однакову електронегативність).

Тип ковалентного зв'язку залежить від різниці в електронегативності між видами, де значення між 0 і 0,4 призводить до неполярної зв'язку, а різниця від 0,4 до 1,7 призводить до полярної зв'язку ( іонні зв'язки з'являються з 1.7).

Неполярна ковалентна зв'язок

Неполярна ковалентна зв'язок генерується, коли електрони однаково розподіляються між атомами. Це зазвичай відбувається, коли два атоми мають аналогічну або рівну електронну спорідненість (однаковий вид). Чим більш близькі значення електронної спорідненості між залученими атомами, тим сильнішим буде притягання.

Це зазвичай відбувається в молекулах газу, також відомих як двоатомні елементи. Неполярні ковалентні зв'язки працюють з тією ж природою, що і полярні (атом вищої електронегативності сильніше притягує електрон або електрони іншого атома).

Проте в двоатомних молекулах електронегативності скасовуються, оскільки вони рівні і призводять до нульового навантаження.

Неполярні зв'язки мають вирішальне значення в біології: вони допомагають утворити кисневі і пептидні зв'язки, які спостерігаються в ланцюгах амінокислот. Молекули з великою кількістю неполярних зв'язків зазвичай є гідрофобними.

Полярна ковалентна зв'язок

Полярна ковалентна зв'язок виникає при нерівному розподілі електронів між двома видами, що беруть участь у об'єднанні. У цьому випадку один з двох атомів має електронегативність, значно більшу, ніж інша, і з цієї причини вона залучить більше електронів з об'єднання..

Отримана молекула матиме злегка позитивну сторону (таку, що має найнижчу електронегативність) і злегка негативну сторону (з цим атомом з найвищою електронегативністю). Він також буде мати електростатичний потенціал, що дає з'єднання здатне слабко зв'язуватися з іншими полярними сполуками.

Найбільш поширеними полярними зв'язками є сполуки водню з більш електронегативними атомами для утворення сполук, таких як вода (Н2O).

Властивості

У структурах ковалентних зв'язків враховується ряд властивостей, які беруть участь у дослідженні цих об'єднань і допомагають зрозуміти це явище обміну електронів:

Правило октету

Правило октету було сформульоване американським фізиком і хіміком Гілбертом Ньютоном Льюїсом, хоча до цього були вчені, які вивчали це перед ним.

Це правило, яке відображає спостереження, що атоми репрезентативних елементів зазвичай поєднуються так, що кожен атом досягає восьми електронів у своїй валентній оболонці, приводячи до того, що електронна конфігурація схожа на благородні гази. Для представлення цих об'єднань використовуються схеми або структури Льюїса.

Існують винятки з цього правила, наприклад, для видів з неповною валентною оболонкою (молекули з сімома електронами, як-от СН3, і реактивні шестиелектронні види, такі як BH3); це також відбувається в атомах з дуже мало електронів, таких як гелій, водень і літій, серед інших.

Резонанс

Резонанс є інструментом, що використовується для представлення молекулярних структур і представляє делокалізовані електрони, де зв'язки не можуть бути виражені єдиною структурою Льюїса..

У цих випадках електрони повинні бути представлені декількома "вкладаючими" структурами, звані резонансними структурами. Іншими словами, резонанс - це той термін, який передбачає використання двох або більше структур Льюїса для представлення конкретної молекули.

Ця концепція є цілком людською, і немає жодної структури молекули в будь-який момент часу, але вона може існувати в будь-якій версії цієї (або взагалі) одночасно..

Крім того, сприяючі (або резонуючі) структури не є ізомерами: тільки положення електронів може відрізнятися, але не ядра атома.

Ароматичність

Ця концепція використовується для опису циклічної і плоскої молекули з кільцем резонансних зв'язків, які демонструють більшу стійкість, ніж інші геометричні композиції з однаковою атомною конфігурацією..

Ароматичні молекули є дуже стабільними, оскільки вони не легко ламаються або зазвичай реагують з іншими речовинами. У бензолі прототип ароматичної сполуки, pi (π) спряжені зв'язки утворюються в двох різних резонансних структурах, які утворюють шестикутник з високою стабільністю..

Посилання Sigma (σ)

Це найпростіша ланка, у якій об'єднуються дві "орбіталі". Сигма-зв'язки представлені у всіх простих ковалентних зв'язках і можуть також зустрічатися в "р" орбіталях, тоді як вони дивляться один на одного.

Посилання pi (π)

Ця зв'язок знаходиться між двома паралельними "p" орбіталями. Вони приєднуються пліч-о-пліч (на відміну від сигми, яка з'єднує лицем до лиця) і формують області електронної щільності вище і нижче молекули.

Подвійні і потрійні ковалентні зв'язки включають одну або дві зв'язки pi, і вони надають молекулі жорстку форму. Pi зв'язки слабкіші, ніж сигма, оскільки менше перекриваються.

Типи ковалентних зв'язків

Ковалентні зв'язки між двома атомами можуть утворюватися парою електронів, але вони можуть бути утворені двома або навіть трьома парами електронів, тому вони будуть виражені як одиночні, подвійні та потрійні зв'язки, які представлені різними типами зв'язків. з'єднання (сигма і пі) для кожного.

Прості посилання найслабші, а потрійніші - найсильніші; це відбувається тому, що трійки - це ті, що мають найменшу довжину посилання (найбільшу привабливість) і найвищу енергію зв'язку (вони потребують більше енергії для розриву).

Проста посилання

Це спільне використання однієї пари електронів; тобто кожен задіяний атом поділяє один електрон. Це об'єднання є найслабшим і передбачає єдину сигма-зв'язок (σ). Він представлений лінією між атомами; наприклад, у випадку молекули водню (Н2):

H-H

Подвійне посилання

У цьому типі зв'язку дві спільні пари електронів утворюють зв'язки; тобто, чотири електрони поділяються. Ця ланка включає сигма (σ) і пі (π) зв'язок і представлена ​​двома тире; наприклад, у разі діоксиду вуглецю (CO2):

O = C = O

Потрійне посилання

Ця зв'язок, найсильніша, яка існує між ковалентними зв'язками, відбувається, коли атоми розділяють шість електронів або три пари, у об'єднанні сигми (σ) і два pi (π). Він представлений трьома смугами і може спостерігатися в таких молекулах, як ацетилен (С2H2):

H-C = C-H

Нарешті, спостерігалися чотириразові зв'язки, але вони рідкісні і обмежені в основному металевими сполуками, такими як ацетат хрому (II) та інші..

Приклади

Для простих ланок найпоширенішим є випадок водню, як показано нижче:

Випадок потрійного зв'язку полягає в тому, що азоти в закисі азоту (N2O), як показано нижче, з помітними посиланнями sigma та pi:

Список літератури

  1. Chang, R. (2007). Хімія (9-е изд.). McGraw-Hill.
  2. Chem Libretexts. (s.f.). Отримано з chem.libretexts.org
  3. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Отримано з thoughtco.com
  4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярна клітинна біологія. Нью-Йорк: У. Г. Фрімен.
  5. Вікіпедія (s.f.). Отримано з en.wikiversity.org