Wiązanie kowalencyjne: charakterystyka i polarność

Wiązanie kowalencyjne: charakterystyka i polarność!

Atomy mogą łączyć się ze sobą poprzez dzielenie się elektronami w ich powłokach wartościowości, dzięki czemu łączące się atomy osiągają najbliższe konfiguracje gazów szlachetnych. Współdzielone elektrony przyczyniają się do stabilności obu atomów. Ten rodzaj wiązania nazywa się wiązaniem kowalencyjnym lub wiązaniem kowalencyjnym, a związki nazywane są związkami kowalencyjnymi.

Na przykład, gdy dwa atomy wodoru zbliżają się do siebie, każdy atom ma jeden elektron, a para elektronów jest dzielona przez oba atomy, tworząc cząsteczkę wodoru.

H + H → H: H lub H - H

Podobnie atomy wodoru i chloru mają po jednym elektronie, tworząc HCl

H + CI → H: CI: lub H - CI

Atomy wiążące mogą mieć więcej niż jedną parę elektronów, w zależności od ich wymogu wypełnienia oktetu. Na przykład, w tworzeniu się cząsteczki tlenu, każdy atom tlenu ma sześć elektronów w wartościowości, a zatem każdy z nich składa się z dwóch elektronów w celu dzielenia się. Zatem dwie pary elektronów są wspólne i istnieje podwójne wiązanie pomiędzy dwoma atomami tlenu.

Podobnie, w tworzeniu się cząsteczki azotu, trzy pary elektronów są wspólne i istnieje potrójne wiązanie pomiędzy dwoma atomami azotu Liczba elektronów, do których atom przyczynia się do współdzielenia w wiązaniu kowalencyjnym jest nazywana kowalencyjnością. Zatem, kowalencyjność wodoru, chloru, tlenu i azotu wynosi odpowiednio 1, 1, 2 i 3.

Niektóre ważne cechy wiązania kowalencyjnego:

1. Długość wiązania:

Określa się ją jako średnią odległość między jądrami dwóch związanych atomów w cząsteczce. Podczas tworzenia się cząsteczki wodoru, gdy dwa atomy wodoru zbliżają się do siebie, osiąga się etap, w którym siły przyciągania równoważą siły odpychające.

W tym momencie energia potencjalna układu staje się minimalna, a atomy łączą się ze sobą. Odległość między jądrami dwóch atomów wodoru jest określana jako długość wiązań HH w pozycji bojowej i stwierdzono, że wynosi ona 0, 74 Å °.

Można zauważyć, że długość wiązania zmniejsza się z wielokrotnością wiązania między dwoma atomami. Zatem wiązanie C = C jest krótsze niż wiązanie C = C, które z kolei jest krótsze niż wiązanie CC.

2. Kąt wiązania:

Kąt wiązania może być zdefiniowany jako wewnętrzny kąt między orbitami zawierającymi pary elektronów w powłoce waleczności centralnego atomu w kowalencyjnej cząsteczce. Na przykład kąty wiązań w cząsteczkach H2O, NH3 i CH4 wynoszą odpowiednio 104, 5 °, 107 ° i 109, 5 °.

Kąty wiązań dają wyobrażenie o rozkładzie orbitali w trójwymiarowej przestrzeni wokół centralnego atomu w cząsteczce, a tym samym dają wyobrażenie o kształcie cząsteczki.

3. Siła wiązania lub energia wiązania:

Energia jest niezmiennie wymagana do rozbicia wiązania chemicznego. Na przykład przy rozbijaniu 1 mola wodoru w atomy wymagane jest 458 kJ energii. W tym przypadku moc wiązania wynosi 458 kJ na mol, tj. Na liczbę wiązań Avogadro.

Siła wiązania lub energia wiązania określonego rodzaju wiązania jest określana jako energia wymagana do rozbicia jednego mola wiązań (tj. Liczba wiązań Avogadro) tego typu w substancji w stanie gazowym.

Siła wiązania wskazuje na stabilność wiązania. Zatem wiązanie N = N jest bardziej stabilne niż wiązanie O = O. W związku z tym cząsteczka azotu jest bardziej stabilna niż cząsteczka tlenu. W konsekwencji azot jest znacznie mniej reaktywny niż tlen. Siła wiązania FF jest niższa niż wiązanie CI - CI. W związku z tym fluor jest bardziej reaktywny niż chlor.

Biegunowość w obligacjach kowalencyjnych:

Uważa się, że wiązanie kowalencyjne utworzone pomiędzy dwoma identycznymi lub podobnymi atomami jest niepolarnym wiązaniem kowalencyjnym, ale jeśli jest utworzone między dwoma niepodstawnymi atomami, to uważa się je za polarne wiązanie kowalencyjne. W pierwszym przypadku wspólna para elektronów jest przyciągana w równym stopniu przez oba atomy i leży dokładnie w połowie między nimi, tak jak w cząsteczce wodoru, H: H. Stworzona cząsteczka jest nazywana cząsteczką niepolarną. Przykładami są H ₂, F ₂, Cl ₂ .

W przypadku wiązania kowalencyjnego utworzonego między dwoma niepodstawnymi atomami, jeden z atomów ma na ogół większą tendencję do przyciągania elektronów do siebie. Para elektronów jest zatem przyciągana bliżej tego atomu, jak w cząsteczce fluorowodoru (H: F ????, w której para elektronów dzielona pomiędzy wodorem i fluorem pozostaje bliżej atomu fluoru.

Niesymetryczny rozkład elektronów prowadzi do rozdziału ładunku, tj. Rozwoju częściowego ładunku ujemnego w pobliżu końca fluoru i częściowego ładunku dodatniego w pobliżu końca wodoru. Jest to przedstawione w cząsteczkach HF i HCl w następujący sposób:

Utwo- rzone cząsteczki są określane jako cząsteczki polarne. Polarne wiązanie kowalencyjne ma zatem charakter częściowo jonowy.