ترکیب شیمیایی یک پیوند کووالانسی غیر قطبی. انواع پیوندهای شیمیایی

مواد یک ساختار مولکولی با استفاده از نوع خاصی از رابطه تشکیل می شوند. پیوند کووالانسی در یک مولکول، اعم از قطبی و غیر قطبی، پیوند اتمی نیز نامیده می شود. این نام از لاتین "co" - "با هم" و "vales" - "دارای نیرو" گرفته شده است. با این روش تشکیل ترکیبات، یک جفت الکترون بین دو اتم تقسیم می شود.

پیوند کووالانسی قطبی و غیر قطبی چیست؟ اگر ترکیب جدیدی به این ترتیب تشکیل شود، پساجتماعی شدن جفت الکترون هابه طور معمول، چنین موادی ساختار مولکولی دارند: H 2، O 3، HCl، HF، CH 4.

مواد غیر مولکولی نیز وجود دارند که اتم ها به این روش به هم متصل می شوند. اینها به اصطلاح کریستال های اتمی هستند: الماس، دی اکسید سیلیکون، کاربید سیلیکون. در آنها، هر ذره به چهار ذره دیگر متصل است و در نتیجه یک کریستال بسیار قوی ایجاد می شود. بلورهای با ساختار مولکولی معمولاً استحکام بالایی ندارند.

خواص این روش تشکیل ترکیبات:

• کثرت؛
• گرایش؛
• درجه قطبیت؛
• قطبی پذیری؛
• صرف

کثرت تعداد جفت الکترون های مشترک است. آنها می توانند از یک تا سه باشند. اکسیژن قبل از پر شدن پوسته فاقد دو الکترون است، بنابراین دو برابر خواهد شد. برای نیتروژن در مولکول N 2، آن سه برابر است.

قطبی پذیری - امکان تشکیل پیوند قطبی کووالانسی و غیر قطبی. علاوه بر این، می تواند کم و بیش قطبی، نزدیک به یونی یا برعکس - این خاصیت درجه قطبیت است.

جهت دار بودن به این معنی است که اتم ها تمایل دارند به گونه ای به هم متصل شوند که تا حد امکان چگالی الکترونی بین آنها وجود داشته باشد. وقتی اوربیتال‌های p یا d به هم متصل می‌شوند، منطقی است که در مورد جهت‌پذیری صحبت کنیم. اوربیتال های S از نظر کروی متقارن هستند، برای آنها همه جهات معادل هستند. اوربیتال های p یک پیوند کووالانسی غیر قطبی یا قطبی دارند که در امتداد محور آنها هدایت شده است، به طوری که دو "هشت" در راس ها همپوشانی دارند. این یک پیوند σ است. همچنین پیوندهای π قوی کمتری وجود دارد. در مورد اوربیتال های p، "هشت ها" با اضلاع خود خارج از محور مولکول همپوشانی دارند. در حالت دو یا سه گانه، اوربیتال های p یک پیوند σ را تشکیل می دهند و بقیه از نوع π خواهند بود.

مزدوج تناوب اعداد اول و مضرب است که مولکول را پایدارتر می کند. این ویژگی مشخصه ترکیبات آلی پیچیده است.

انواع و روش های تشکیل پیوندهای شیمیایی

قطبیت

مهم!چگونه تشخیص دهیم که موادی با پیوند کووالانسی یا قطبی غیر قطبی در مقابل ما قرار دارند؟ این بسیار ساده است: اولی همیشه بین اتم های یکسان رخ می دهد و دومی - بین اتم های مختلف که دارای الکترونگاتیوی نابرابر هستند.

نمونه هایی از کووالانسی پیوند غیر قطبی- مواد ساده:

• هیدروژن H 2 ;
• نیتروژن N 2 ;
• اکسیژن O 2 ;
• کلر Cl 2.

طرح تشکیل یک پیوند غیر قطبی کووالانسی نشان می‌دهد که با ترکیب یک جفت الکترون، اتم‌ها تمایل دارند پوسته بیرونی را تا 8 یا 2 الکترون کامل کنند. به عنوان مثال، فلوئور یک الکترون کمتر از یک پوسته هشت الکترونی است. پس از تشکیل یک جفت الکترون مشترک، پر می شود. یک فرمول رایج برای یک ماده با پیوند کووالانسی غیر قطبی، یک مولکول دو اتمی است.

قطبیت معمولاً فقط مرتبط است:

• H 2 O;
• CH4.

اما استثناهایی مانند AlCl 3 وجود دارد. آلومینیوم خاصیت آمفوتریک بودن را دارد، یعنی در برخی ترکیبات مانند فلز و در برخی دیگر مانند غیرفلز عمل می کند. تفاوت الکترونگاتیوی در این ترکیب کم است، بنابراین آلومینیوم با کلر به این ترتیب و نه بر اساس نوع یونی ترکیب می شود.

در این حالت، مولکول توسط عناصر مختلف تشکیل می شود، اما تفاوت در الکترونگاتیوی آنقدر زیاد نیست که الکترون به طور کامل از یک اتم به اتم دیگر عبور کند، مانند مواد ساختار یونی.

طرح‌هایی برای تشکیل ساختار کووالانسی از این نوع نشان می‌دهد که چگالی الکترون به اتم الکترونگاتیو تری تغییر می‌کند، یعنی جفت الکترون مشترک به یکی از آنها نزدیک‌تر از اتم دوم است. بخش هایی از یک مولکول باری به دست می آورند که مشخص می شود نامه یونانیدلتا به عنوان مثال، در کلرید هیدروژن، کلر دارای بار منفی و هیدروژن مثبت تر می شود. شارژ جزئی خواهد بود، نه کامل، مانند یونها.

مهم!قطبیت پیوند و قطبیت مولکول را نباید اشتباه گرفت. به عنوان مثال، در متان CH4، اتم ها به صورت قطبی پیوند دارند، در حالی که خود مولکول غیرقطبی است.

ویدئوی مفید: پیوند کووالانسی قطبی و غیر قطبی

مکانیسم آموزش

تشکیل مواد جدید می تواند بر اساس مکانیسم تبادل یا گیرنده دهنده انجام شود.این اوربیتال های اتمی را ترکیب می کند. یک یا چند اوربیتال مولکولی تشکیل می شود. تفاوت آنها در این است که هر دو اتم را می پوشانند. مانند یک اتمی، بیش از دو الکترون نمی تواند روی آن باشد و اسپین های آنها نیز باید در جهات مختلف باشد.

چگونه تعیین کنیم که کدام مکانیسم درگیر است؟ این را می توان با تعداد الکترون های موجود در اوربیتال های بیرونی انجام داد.

تبادل

در این حالت یک جفت الکترون در یک اوربیتال مولکولی از دو الکترون جفت نشده تشکیل می شود که هر کدام به اتم خود تعلق دارند. هر یک از آنها تمایل دارند تا لایه الکترونی بیرونی خود را پر کنند تا آن را هشت یا دو الکترون پایدار کنند. به این ترتیب معمولاً موادی با ساختار غیر قطبی تشکیل می شوند.

به عنوان مثال، هیدروکلریک اسید HCl را در نظر بگیرید. در هیدروژن سطح خارجییک الکترون کلر هفت دارد. با ترسیم طرح های تشکیل ساختار کووالانسی برای آن، خواهیم دید که هر یک از آنها فاقد یک الکترون برای پر کردن پوسته بیرونی هستند. با به اشتراک گذاشتن یک جفت الکترون با یکدیگر، آنها می توانند پوسته بیرونی را کامل کنند. با همان اصل، مولکول های دو اتمی مواد ساده تشکیل می شوند، به عنوان مثال، هیدروژن، اکسیژن، کلر، نیتروژن و سایر غیر فلزات.

مکانیسم آموزش

اهداکننده-پذیرنده

در حالت دوم، هر دو الکترون یک جفت تنها هستند و متعلق به یک اتم (دهنده) هستند. دیگری (پذیرنده) دارای یک مدار آزاد است.

فرمول یک ماده با پیوند قطبی کووالانسی به این ترتیب تشکیل شده است، به عنوان مثال، یون آمونیوم NH 4 +. از یک یون هیدروژن، که دارای یک اوربیتال آزاد است، و آمونیاک NH3، که حاوی یک الکترون "اضافی" است، تشکیل شده است. جفت الکترون حاصل از آمونیاک اجتماعی می شود.

هیبریداسیون

هنگامی که یک جفت الکترون بین اوربیتال ها به اشتراک گذاشته می شود اشکال مختلفبه عنوان مثال، s و p، یک ابر الکترونی ترکیبی sp تشکیل می شود. چنین اوربیتال‌هایی بیشتر همپوشانی دارند، بنابراین محکم‌تر به هم متصل می‌شوند.

به این ترتیب مولکول های متان و آمونیاک مرتب می شوند. در مولکول متان CH 4، باید سه پیوند در اوربیتال های p و یک پیوند در s تشکیل می شد. در عوض، اوربیتال با سه اوربیتال p هیبرید می شود و در نتیجه سه اوربیتال هیبریدی sp3 به شکل قطرات کشیده می شود. این به این دلیل است که الکترون‌های 2s و 2p انرژی‌های مشابهی دارند، وقتی با اتم دیگری ترکیب می‌شوند با یکدیگر برهمکنش می‌کنند. سپس می توانید یک اوربیتال هیبریدی تشکیل دهید. مولکول حاصل به شکل چهار وجهی است، هیدروژن در راس آن قرار دارد.

نمونه های دیگر از مواد با هیبریداسیون:

• استیلن؛
• بنزن؛
• الماس;
• اب.

کربن با هیبریداسیون sp3 مشخص می شود، بنابراین اغلب در ترکیبات آلی یافت می شود.

ویدئوی مفید: پیوند قطبی کووالانسی

نتیجه

پیوند کووالانسی، قطبی یا غیر قطبی، مشخصه مواد ساختار مولکولی است. اتم های یک عنصر به صورت غیرقطبی پیوند دارند و پیوندهای قطبی متفاوت هستند، اما با الکترونگاتیوی کمی متفاوت. معمولاً عناصر غیر فلزی به این شکل به هم متصل می شوند، اما استثناهایی مانند آلومینیوم وجود دارد.

برای اولین بار در مورد چنین مفهومی به عنوان پیوند کووالانسیدانشمندان شیمی پس از کشف گیلبرت نیوتن لوئیس، که آن را اجتماعی شدن دو الکترون توصیف کرد، شروع به صحبت کردند. مطالعات جدیدتر امکان توصیف خود اصل را فراهم کرده است. پیوند کووالانسی. کلمه کووالانسیرا می توان در چارچوب شیمی به عنوان توانایی یک اتم برای ایجاد پیوند با اتم های دیگر در نظر گرفت.

بیایید با یک مثال توضیح دهیم:

دو اتم با تفاوت های جزئی در الکترونگاتیوی وجود دارد (C و CL، C و H). به عنوان یک قاعده، اینها تا حد امکان به ساختار پوسته الکترونی گازهای نجیب نزدیک هستند.

هنگامی که این شرایط برآورده می شود، هسته این اتم ها به جفت الکترون مشترک آنها جذب می شود. در این حالت، ابرهای الکترونی به سادگی روی یکدیگر همپوشانی ندارند، مانند پیوند کووالانسی، که اتصال قابل اعتماد دو اتم را تضمین می‌کند، زیرا چگالی الکترون دوباره توزیع می‌شود و انرژی سیستم تغییر می‌کند. ناشی از "کشیدن" یک اتم از ابر الکترونی دیگری به فضای بین هسته ای است. هرچه همپوشانی متقابل ابرهای الکترونی گسترده تر باشد، اتصال قوی تر در نظر گرفته می شود.

از اینجا، پیوند کووالانسی- این شکل گیری است که با اجتماعی شدن متقابل دو الکترون متعلق به دو اتم به وجود آمده است.

به عنوان یک قاعده، مواد با شبکه کریستالی مولکولی از طریق یک پیوند کووالانسی تشکیل می شوند. ذوب شدن و جوشیدن در دماهای پایین، حلالیت ضعیف در آب و رسانایی الکتریکی پایین از ویژگی های آن است. از این می توان نتیجه گرفت: اساس ساختار عناصری مانند ژرمانیوم، سیلیکون، کلر، هیدروژن یک پیوند کووالانسی است.

ویژگی های مشخصه این نوع اتصال:

1. اشباع پذیریاین ویژگی معمولاً به این صورت درک می شود بیشترین مقدارپیوندهایی که می توانند اتم های خاصی را ایجاد کنند. این مقدار مشخص می شود تعداد کلاوربیتال هایی در اتم که می توانند در تشکیل پیوندهای شیمیایی شرکت کنند. از طرف دیگر، ظرفیت یک اتم را می توان با تعداد اوربیتال هایی که قبلاً برای این منظور استفاده شده است تعیین کرد.
2. گرایش. همه اتم ها تمایل دارند قوی ترین پیوندهای ممکن را تشکیل دهند. بیشترین قدرت در مورد همزمانی جهت گیری فضایی ابرهای الکترونی دو اتم به دست می آید، زیرا آنها روی یکدیگر همپوشانی دارند. علاوه بر این، دقیقاً چنین خاصیت پیوند کووالانسی به عنوان جهت است که بر آرایش فضایی مولکول ها تأثیر می گذارد، یعنی مسئول "شکل هندسی" آنها است.
3. قطبی پذیریاین موقعیت مبتنی بر این ایده است که دو نوع پیوند کووالانسی وجود دارد:

• قطبی یا نامتقارن پیوندی از این نوع فقط می تواند توسط اتم های انواع مختلف تشکیل شود. آنهایی که الکترونگاتیوی آنها به طور قابل توجهی متفاوت است یا در مواردی که جفت الکترون مشترک به طور متقارن از هم جدا نشده است.
• بین اتم هایی ایجاد می شود که الکترونگاتیوی آنها تقریباً برابر است و توزیع چگالی الکترون یکنواخت است.

علاوه بر این، مقدار کمی وجود دارد:

• انرژی پیوند. این پارامتر پیوند قطبی را از نظر استحکام مشخص می کند. انرژی به عنوان مقدار گرمایی که برای شکستن پیوند دو اتم لازم است و همچنین مقدار گرمایی که هنگام ترکیب آنها آزاد می شود درک می شود.
• زیر طول پیوندو در شیمی مولکولیطول خط مستقیم بین هسته دو اتم است. این پارامتر همچنین استحکام باند را مشخص می کند.
• لحظه دوقطبی- مقداری که قطبیت پیوند ظرفیت را مشخص می کند.

طرح سخنرانی:

1. مفهوم پیوند کووالانسی.

2. الکترونگاتیوی.

3. پیوندهای کووالانسی قطبی و غیر قطبی.

یک پیوند کووالانسی به دلیل جفت‌های الکترون مشترکی که در پوسته اتم‌های پیوندی ایجاد می‌شوند تشکیل می‌شود.

می تواند توسط اتم های همان عنصر تشکیل شود و سپس غیر قطبی است. به عنوان مثال، چنین پیوند کووالانسی در مولکول های گازهای تک عنصری H 2، O 2، N 2، Cl 2 و غیره وجود دارد.

پیوند کووالانسی می تواند توسط اتم های عناصر مختلف که از نظر ماهیت شیمیایی مشابه هستند تشکیل شود و سپس قطبی است. برای مثال، چنین پیوند کووالانسی در مولکول های H 2 O , NF 3 , CO 2 وجود دارد.

معرفی مفهوم الکترونگاتیوی ضروری است.

الکترونگاتیوی توانایی اتم های یک عنصر شیمیایی برای کشیدن جفت الکترون های مشترک در تشکیل یک پیوند شیمیایی است.

سری الکترونگاتیوی

عناصر با الکترونگاتیوی بیشتر، الکترون های مشترک را از عناصر با الکترونگاتیوی کمتر دور می کنند.

برای نمایش بصری یک پیوند کووالانسی، از نقاط در فرمول های شیمیایی استفاده می شود (هر نقطه مربوط به یک الکترون ظرفیتی است، و یک نوار نیز مربوط به یک جفت الکترون مشترک است).

مثال.پیوندهای موجود در مولکول Cl 2 را می توان به صورت زیر نشان داد:

چنین ورودی هایی از فرمول ها معادل هستند. پیوندهای کووالانسی جهت گیری فضایی دارند. در نتیجه پیوند کووالانسی اتم ها، مولکول ها یا شبکه های کریستالی اتمی با آرایش هندسی کاملاً مشخصی از اتم ها تشکیل می شوند. هر ماده ساختار خاص خود را دارد.

از منظر نظریه بور، تشکیل پیوند کووالانسی با تمایل اتم ها برای تبدیل لایه بیرونی خود به یک اکتت توضیح داده می شود (تا 8 الکترون را پر می کند). هر دو اتم نشان دهنده یک الکترون جفت نشده برای تشکیل پیوند کووالانسی هستند. ، و هر دو الکترون مشترک می شوند.
مثال. تشکیل یک مولکول کلر.

نقطه ها نشان دهنده الکترون ها هستند. هنگام چیدمان، باید از این قانون پیروی کنید: الکترون ها در یک دنباله خاص قرار می گیرند - چپ، بالا، راست، پایین، یکی یکی، سپس یکی یکی، الکترون های جفت نشده را اضافه کنید و در تشکیل یک پیوند شرکت کنید.

یک جفت الکترون جدید که از دو الکترون جفت نشده به وجود آمده است به دو اتم کلر مشترک می شود. راه های مختلفی برای تشکیل پیوندهای کووالانسی با همپوشانی ابرهای الکترونی وجود دارد.

σ - پیوند بسیار قویتر از پیوند π است و پیوند π فقط با پیوند σ می تواند باشد.به دلیل این پیوند پیوندهای چندگانه دو و سه گانه تشکیل می شود.

پیوندهای کووالانسی قطبی بین اتم هایی با الکترونگاتیوی متفاوت تشکیل می شود.

به دلیل جابجایی الکترون ها از هیدروژن به کلر، اتم کلر تا حدی بار منفی دارد، هیدروژن تا حدی بار مثبت دارد.

پیوند کووالانسی قطبی و غیر قطبی

اگر یک مولکول دو اتمی از اتم های یک عنصر تشکیل شده باشد، ابر الکترونی به طور متقارن با توجه به هسته اتم ها در فضا توزیع می شود. چنین پیوند کووالانسی غیرقطبی نامیده می شود. اگر یک پیوند کووالانسی بین اتم های عناصر مختلف تشکیل شود، ابر الکترونی مشترک به سمت یکی از اتم ها منتقل می شود. در این حالت پیوند کووالانسی قطبی است. برای ارزیابی توانایی یک اتم برای جذب یک جفت الکترون مشترک، از مقدار الکترونگاتیوی استفاده می شود.

در نتیجه تشکیل یک پیوند کووالانسی قطبی، یک اتم الکترونگاتیو بیشتر بار منفی جزئی و اتمی با الکترونگاتیوی پایین تر بار مثبت جزئی به دست می آورد. این بارها معمولاً به عنوان بارهای مؤثر اتم های موجود در مولکول نامیده می شوند. ممکن است کسری باشند. به عنوان مثال، در یک مولکول HCl، بار موثر 0.17e است (که e بار الکترون است. بار الکترون 1.602 است. 10 -19 C.):

به سیستمی با دو بار مساوی از نظر قدر اما در مقابل علامت که در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارند، دوقطبی الکتریکی می گویند. بدیهی است که یک مولکول قطبی یک دوقطبی میکروسکوپی است. اگرچه بار کل دوقطبی صفر است، اما در فضای اطراف آن میدان الکتریکی وجود دارد که قدرت آن متناسب با گشتاور دوقطبی m است:

در سیستم SI، گشتاور دوقطبی بر حسب C×m اندازه‌گیری می‌شود، اما معمولاً برای مولکول‌های قطبی، debye به عنوان واحد اندازه‌گیری استفاده می‌شود (این واحد به نام P. Debye نامگذاری شده است):

1 D \u003d 3.33 × 10 -30 C × m

گشتاور دوقطبی به عنوان یک اندازه گیری کمی برای قطبیت یک مولکول عمل می کند. برای مولکول های چند اتمی، گشتاور دوقطبی مجموع بردار گشتاورهای دوقطبی پیوندهای شیمیایی است. بنابراین، اگر یک مولکول متقارن باشد، می تواند غیرقطبی باشد، حتی اگر هر یک از پیوندهای آن دارای یک گشتاور دوقطبی قابل توجه باشد. برای مثال، در یک مولکول تخت BF 3 یا در یک مولکول خطی BeCl 2، مجموع گشتاورهای دوقطبی پیوند صفر است:

به طور مشابه، مولکول های چهار وجهی CH 4 و CBr 4 دارای گشتاور دوقطبی صفر هستند. با این حال، شکستن تقارن، به عنوان مثال در مولکول BF 2 Cl، باعث ایجاد یک گشتاور دوقطبی غیر صفر می شود.

حالت محدود کننده پیوند قطبی کووالانسی است پیوند یونی. این توسط اتم ها تشکیل می شود که الکترونگاتیوی آنها به طور قابل توجهی متفاوت است. هنگامی که یک پیوند یونی تشکیل می‌شود، انتقال تقریباً کامل جفت الکترون اتصال به یکی از اتم‌ها اتفاق می‌افتد و یون‌های مثبت و منفی تشکیل می‌شوند که توسط نیروهای الکترواستاتیکی به یکدیگر نزدیک می‌شوند. از آنجایی که جاذبه الکترواستاتیکی به یک یون معین، بدون توجه به جهت، روی هر یون با علامت مخالف عمل می کند، یک پیوند یونی، بر خلاف پیوند کووالانسی، با غیر جهت دار بودنو سیری ناپذیری. مولکول هایی با برجسته ترین پیوند یونی از اتم های فلزات معمولی و غیر فلزات معمولی (NaCl، CsF، و غیره) تشکیل می شوند. زمانی که اختلاف الکترونگاتیوی اتم ها زیاد باشد.

پیوند کووالانسیاز برهم کنش غیر فلزات تشکیل شده است. اتم های غیر فلزات دارای الکترونگاتیوی بالایی هستند و تمایل دارند لایه الکترونی بیرونی را به هزینه الکترون های خارجی پر کنند. اگر دو اتم از این دست الکترون های خود را با هم ترکیب کنند، می توانند به حالت پایدار بروند .

ظهور یک پیوند کووالانسی را در نظر بگیرید ساده مواد

1.تشکیل یک مولکول هیدروژن.

هر اتم هیدروژن یک الکترون دارد برای رسیدن به حالت پایدار به یک الکترون دیگر نیاز دارد.

هنگامی که دو اتم به یکدیگر نزدیک می شوند، ابرهای الکترونی روی هم قرار می گیرند. یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود که اتم های هیدروژن را به یک مولکول متصل می کند.

در فضای بین دو هسته، الکترون های مشترک بیشتر از جاهای دیگر دیده می شود. تشکیل شده است یک منطقه با افزایش چگالی الکترونو بار منفی هسته هایی با بار مثبت به سمت آن جذب می شوند و یک مولکول تشکیل می شود.

در این حالت، هر اتم یک سطح خارجی دو الکترونی تکمیل شده را دریافت می کند و به حالت پایدار می رود.

پیوند کووالانسی به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک، منفرد نامیده می شود.

جفت الکترون های مشترک (پیوندهای کووالانسی) به دلیل تشکیل می شوند الکترون های جفت نشده, در سطوح انرژی بیرونی اتم های برهم کنش قرار دارند.

هیدروژن یک الکترون جفت نشده دارد. برای سایر عناصر، تعداد آنها 8 است - شماره گروه.

غیر فلزات VIIو گروه ها (هالوژن ها) یک الکترون جفت نشده در لایه بیرونی دارند.

غیر فلزات VIولیگروه (اکسیژن، گوگرد) دو الکترون از این قبیل وجود دارد.

غیر فلزات Vو گروه ها (نیتروژن، فسفر) - سه الکترون جفت نشده.

2.تشکیل یک مولکول فلوئور.

اتم فلوئور دارای هفت الکترون در سطح بیرونی است. شش نفر از آنها جفت تشکیل می دهند و هفتمین جفت نیست.

هنگامی که اتم ها ترکیب می شوند، یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود، یعنی یک پیوند کووالانسی ایجاد می شود. هر اتم یک لایه بیرونی هشت الکترونی تکمیل شده دریافت می کند. پیوند موجود در مولکول فلوئور نیز منفرد است. همان پیوندهای منفرد در مولکول ها وجود دارد کلر، برم و ید .

اگر اتم ها دارای چندین الکترون جفت نشده باشند، دو یا سه جفت مشترک تشکیل می شوند.

3.تشکیل یک مولکول اکسیژن.

در اتم اکسیژنسطح بیرونی دو الکترون جفت نشده دارد.

وقتی دو اتم برهم کنش می کنند اکسیژن دو جفت الکترون مشترک وجود دارد. هر اتم سطح بیرونی خود را با حداکثر هشت الکترون پر می کند. پیوند در مولکول اکسیژن دو برابر است.

اتم های اکثر عناصر به طور جداگانه وجود ندارند، زیرا می توانند با یکدیگر تعامل داشته باشند. در این برهمکنش ذرات پیچیده تری تشکیل می شوند.

ماهیت پیوند شیمیایی عمل نیروهای الکترواستاتیکی است که نیروهای برهمکنش بین بارهای الکتریکی هستند. الکترون ها و هسته های اتم چنین بارهایی دارند.

الکترون‌هایی که در سطوح الکترونیکی بیرونی (الکترون‌های ظرفیتی) قرار دارند، که دورترین آنها از هسته هستند، ضعیف‌ترین برهمکنش را با آن دارند و بنابراین می‌توانند از هسته جدا شوند. آنها مسئول اتصال اتم ها به یکدیگر هستند.

انواع برهمکنش در شیمی

انواع پیوندهای شیمیایی را می توان به صورت جدول زیر نشان داد:

ویژگی پیوند یونی

فعل و انفعالات شیمیایی که به دلیل جاذبه یونیداشتن بارهای مختلف یونی نامیده می شود. این در صورتی اتفاق می‌افتد که اتم‌های پیوند خورده تفاوت قابل‌توجهی در الکترونگاتیوی داشته باشند (یعنی توانایی جذب الکترون‌ها) و جفت الکترون به عنصر الکترونگاتیوتری برود. نتیجه چنین انتقال الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر، تشکیل ذرات باردار - یون ها است. جاذبه ای بین آنها وجود دارد.

کمترین الکترونگاتیوی را دارند فلزات معمولیو بزرگترین آنها غیر فلزات معمولی هستند. بنابراین یون ها از برهمکنش بین فلزات معمولی و غیر فلزات معمولی تشکیل می شوند.

اتم‌های فلزات به یون‌های با بار مثبت (کاتیون‌ها) تبدیل می‌شوند و الکترون‌ها را به سطوح الکترونیکی خارجی اهدا می‌کنند و غیرفلزات الکترون‌ها را می‌پذیرند و در نتیجه تبدیل به دارای بار منفییون ها (آنیون ها).

اتم ها به حالت انرژی پایدارتر حرکت می کنند و پیکربندی های الکترونیکی خود را تکمیل می کنند.

پیوند یونی غیر جهت دار و غیر اشباع است، زیرا برهمکنش الکترواستاتیکی به ترتیب در همه جهات رخ می دهد، یون می تواند یون های علامت مخالف را در همه جهات جذب کند.

آرایش یون ها به گونه ای است که در اطراف هر یک قرار دارد تعداد معینیون های با بار مخالف مفهوم "مولکول" برای ترکیبات یونی معنی ندارد.

نمونه هایی از آموزش و پرورش

تشکیل پیوند در کلرید سدیم (nacl) به دلیل انتقال الکترون از اتم Na به اتم Cl با تشکیل یونهای مربوطه است:

Na 0 - 1 e \u003d Na + (کاتیون)

Cl 0 + 1 e \u003d Cl - (آنیون)

در کلرید سدیم، شش آنیون کلرید در اطراف کاتیون های سدیم و شش یون سدیم در اطراف هر یون کلرید وجود دارد.

هنگامی که یک برهمکنش بین اتم ها در سولفید باریم ایجاد می شود، فرآیندهای زیر رخ می دهد:

Ba 0 - 2 e \u003d Ba 2+

S 0 + 2 e \u003d S 2-

Ba دو الکترون خود را به گوگرد اهدا می کند و در نتیجه آنیون های گوگرد S 2- و کاتیون های باریم Ba 2 + تشکیل می شود.

پیوند شیمیایی فلزی

تعداد الکترون ها در سطوح انرژی بیرونی فلزات کم است و به راحتی از هسته جدا می شوند. در نتیجه این جدا شدن، یون های فلزی و الکترون های آزاد تشکیل می شوند. این الکترون ها «گاز الکترون» نامیده می شوند. الکترون‌ها آزادانه در سراسر حجم فلز حرکت می‌کنند و دائماً از اتم‌ها متصل و جدا می‌شوند.

ساختار یک ماده فلزی به شرح زیر است: سلول کریستالیستون فقرات ماده است و بین گره های آن، الکترون ها می توانند آزادانه حرکت کنند.

نمونه های زیر را می توان بیان کرد:

Mg - 2e<->Mg2+

Cs-e<->Cs+

Ca-2e<->Ca2+

Fe-3e<->Fe3+

کووالانسی: قطبی و غیر قطبی

رایج ترین نوع برهمکنش شیمیایی پیوند کووالانسی است. مقادیر الکترونگاتیوی عناصر متقابل به شدت متفاوت نیست، در ارتباط با این، تنها یک جابجایی جفت الکترون مشترک به یک اتم الکترونگاتیو تر رخ می دهد.

برهمکنش کووالانسی می تواند توسط مکانیسم تبادل یا مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شود.

مکانیسم تبادل در صورتی تحقق می‌یابد که هر یک از اتم‌ها دارای الکترون‌های جفت نشده در سطوح الکترونیکی بیرونی باشند و همپوشانی اوربیتال‌های اتمی منجر به ظهور یک جفت الکترون شود که قبلاً به هر دو اتم تعلق دارد. هنگامی که یکی از اتم ها دارای یک جفت الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی است و دیگری دارای یک اوربیتال آزاد است، آنگاه هنگامی که اوربیتال های اتمی همپوشانی دارند، جفت الکترون اجتماعی می شود و برهمکنش بر اساس مکانیسم دهنده-پذیرنده رخ می دهد.

کووالنت ها بر اساس تعدد به دو دسته تقسیم می شوند:

• ساده یا مجرد؛
• دو برابر؛
• سه گانه.

دوتایی ها اجتماعی شدن دو جفت الکترون را به طور همزمان و سه برابر - سه فراهم می کنند.

با توجه به توزیع چگالی الکترون (قطبی) بین اتم های پیوندی، پیوند کووالانسی به موارد زیر تقسیم می شود:

• غیر قطبی؛
• قطبی

یک پیوند غیر قطبی توسط اتم های یکسان و یک پیوند قطبی با الکترونگاتیوی متفاوت تشکیل می شود.

برهمکنش اتم هایی با الکترونگاتیوی مشابه را پیوند غیرقطبی می گویند. جفت الکترون های مشترک در چنین مولکولی به هیچ یک از اتم ها جذب نمی شود، اما به طور مساوی به هر دو تعلق دارد.

برهمکنش عناصر متفاوت در الکترونگاتیوی منجر به تشکیل پیوندهای قطبی می شود. جفت الکترون های معمولی با این نوع برهمکنش توسط عنصر الکترونگاتیو تری جذب می شوند، اما به طور کامل به آن منتقل نمی شوند (یعنی تشکیل یون ها اتفاق نمی افتد). در نتیجه چنین تغییری در چگالی الکترون، بارهای جزئی روی اتم ها ظاهر می شود: در یک الکترونگاتیو بیشتر، یک بار منفی و در یک الکترونگاتیو کمتر، یک بار مثبت.

خواص و ویژگی های کووالانسی

ویژگی های اصلی پیوند کووالانسی:

• طول با فاصله بین هسته های اتم های متقابل تعیین می شود.
• قطبیت با جابجایی ابر الکترونی به یکی از اتم ها تعیین می شود.
• جهت گیری - خاصیت تشکیل پیوندهای فضاگرا و بر این اساس، مولکول هایی که اشکال هندسی خاصی دارند.
• اشباع با توانایی تشکیل تعداد محدودی پیوند تعیین می شود.
• قطبش پذیری با توانایی تغییر قطبیت تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی تعیین می شود.
• انرژی مورد نیاز برای شکستن یک پیوند، که استحکام آن را تعیین می کند.

مولکول های هیدروژن (H2)، کلر (Cl2)، اکسیژن (O2)، نیتروژن (N2) و بسیاری دیگر می توانند نمونه ای از برهم کنش غیر قطبی کووالانسی باشند.

H+ + H → مولکول H-Hیک پیوند غیر قطبی دارد،

O: + :O → O=O مولکول دارای یک غیر قطبی دوگانه است،

Ṅ: + Ṅ: → N≡N مولکول دارای یک ناقطبی سه گانه است.

به عنوان نمونه ای از پیوند کووالانسی عناصر شیمیاییشما می توانید مولکول های گاز دی اکسید کربن (CO2) و گاز مونوکسید کربن (CO)، سولفید هیدروژن (H2S) را بیاورید. اسید هیدروکلریک(HCL)، آب (H2O)، متان (CH4)، اکسید گوگرد (SO2) و بسیاری دیگر.

در مولکول CO2، رابطه بین اتم های کربن و اکسیژن قطبی کووالانسی است، زیرا هیدروژن الکترونگاتیو تر، چگالی الکترون را به سمت خود جذب می کند. اکسیژن دارای دو الکترون جفت نشده در سطح بیرونی است، در حالی که کربن می تواند چهار الکترون ظرفیتی را برای ایجاد یک برهمکنش فراهم کند. در نتیجه پیوندهای دوگانه تشکیل می شود و مولکول به این شکل است: O=C=O.

برای تعیین نوع پیوند در یک مولکول خاص، کافی است اتم های تشکیل دهنده آن را در نظر بگیریم. مواد ساده فلزات یک فلز فلزی، فلزات با غیر فلزات یک ماده یونی، مواد ساده غیر فلزات یک ناقطبی کووالانسی و مولکول‌های متشکل از غیرفلزات مختلف با استفاده از پیوند قطبی کووالانسی تشکیل می‌شوند.