شرکت پیوند کووالانسی پیوند کووالانسی - قطبی و غیر قطبی، مکانیسم های تشکیل

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.

قطب کووالانسی چیست و نه پیوند قطبی? 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 پیوند کووالانسی 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.

برای مثال در نظر بگیرید اسید هیدروکلریک HCl. 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.

پیوند شیمیایی کووالانسیبین اتم هایی با مقادیر الکترونگاتیوی نزدیک یا مساوی رخ می دهد. فرض کنید که کلر و هیدروژن تمایل به گرفتن الکترون دارند و ساختار نزدیکترین گاز نجیب را به خود می گیرند، هیچ یک از آنها الکترون را به دیگری واگذار نمی کنند. به هر حال چگونه به هم متصل هستند؟ ساده است - آنها با یکدیگر به اشتراک خواهند گذاشت، یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود.

حال در نظر بگیرید ویژگی های متمایز کنندهپیوند کووالانسی.

برخلاف ترکیبات یونی، مولکول های ترکیبات کووالانسی توسط "نیروهای بین مولکولی" که بسیار ضعیف تر از پیوندهای شیمیایی هستند، در کنار هم نگه داشته می شوند. از این نظر پیوند کووالانسی مشخصه است اشباع پذیری- تشکیل تعداد محدودی از اوراق قرضه.

مشخص است که اوربیتال های اتمی در فضا به روش خاصی جهت گیری می کنند، بنابراین، هنگامی که پیوند تشکیل می شود، همپوشانی ابرهای الکترونی در جهت خاصی رخ می دهد. آن ها چنین خاصیتی از پیوند کووالانسی به عنوان تحقق می یابد گرایش.

اگر یک پیوند کووالانسی در یک مولکول توسط اتم‌های یکسان یا اتم‌هایی با الکترونگاتیوی برابر تشکیل شود، در این صورت چنین پیوندی قطبیت ندارد، یعنی چگالی الکترون به طور متقارن توزیع می‌شود. نامیده می شود پیوند کووالانسی غیر قطبی ( H 2 , Cl 2 , O 2 ). اوراق قرضه می تواند یک، دو یا سه گانه باشد.

اگر الکترونگاتیوی اتم ها متفاوت باشد، در آن صورت هنگامی که آنها با هم ترکیب می شوند، چگالی الکترون به طور نابرابر بین اتم ها و شکل ها توزیع می شود. پیوند قطبی کووالانسی(HCl, H 2 O, CO) که تعدد آن نیز می تواند متفاوت باشد. هنگامی که این نوع پیوند تشکیل می شود، یک اتم الکترونگاتیو بیشتر بار منفی جزئی پیدا می کند و یک اتم با الکترونگاتیوی پایین تر یک بار مثبت جزئی (δ- و δ+) به دست می آورد. یک دوقطبی الکتریکی تشکیل می شود که در آن بارهای با علامت مخالف در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارند. گشتاور دوقطبی به عنوان معیاری برای قطبیت پیوند استفاده می شود:

قطبیت ترکیب هر چه بیشتر باشد، گشتاور دوقطبی بیشتر است. اگر ممان دوقطبی صفر باشد، مولکول ها غیر قطبی خواهند بود.

با توجه به ویژگی های فوق می توان نتیجه گرفت که ترکیبات کووالانسیفرار، دارای نقطه ذوب و جوش کم است. برقنمی توانند از این اتصالات عبور کنند، از این رو آنها هادی ضعیف و عایق خوبی هستند. هنگامی که گرما اعمال می شود، بسیاری از ترکیبات پیوند کووالانسی مشتعل می شوند. در بیشتر موارد، اینها هیدروکربن ها، و همچنین اکسیدها، سولفیدها، هالیدهای غیر فلزات و فلزات واسطه هستند.

تعریف

پیوند کووالانسی یک پیوند شیمیایی است که به دلیل اجتماعی شدن اتم های الکترون های ظرفیت آنها ایجاد می شود. یک پیش نیازتشکیل پیوند کووالانسی همپوشانی اوربیتال های اتمی (AO) است که الکترون های ظرفیت روی آن قرار دارند. در ساده‌ترین حالت، همپوشانی دو AOs منجر به تشکیل دو اوربیتال مولکولی (MOs) می‌شود: یک MO پیوندی و یک MO ضد پیوند (شل‌کننده). الکترون های مشترک روی یک MO با انرژی پایین تر قرار دارند:

آموزش ارتباطات

پیوند کووالانسی (پیوند اتمی، پیوند همو قطبی) - پیوند بین دو اتم به دلیل اجتماعی شدن (به اشتراک گذاری الکترون) دو الکترون - یکی از هر اتم:

A. + B. -> A: B

به همین دلیل رابطه هومیوپولار دارای ویژگی جهت دار است. یک جفت الکترون که یک پیوند ایجاد می کند، به طور همزمان به هر دو اتم پیوند تعلق دارد، به عنوان مثال:

انواع پیوند کووالانسی

سه نوع پیوند شیمیایی کووالانسی وجود دارد که در مکانیسم تشکیل آنها متفاوت است:

1. پیوند کووالانسی ساده. برای تشکیل آن، هر یک از اتم ها یک الکترون جفت نشده فراهم می کند. هنگامی که یک پیوند کووالانسی ساده تشکیل می شود، بارهای رسمی اتم ها بدون تغییر باقی می مانند. اگر اتم های تشکیل دهنده یک پیوند کووالانسی ساده یکسان باشند، بارهای واقعی اتم های موجود در مولکول نیز یکسان است، زیرا اتم هایی که پیوند را تشکیل می دهند به طور مساوی دارای یک جفت الکترون اجتماعی هستند، چنین پیوندی کووالانسی غیر قطبی نامیده می شود. رابطه، رشته. اگر اتم ها متفاوت باشند، درجه مالکیت یک جفت الکترون اجتماعی شده با تفاوت در الکترونگاتیوی اتم ها تعیین می شود، یک اتم با الکترونگاتیوی بیشتر دارای یک جفت الکترون پیوندی به میزان بیشتری است، و بنابراین درست است. بار دارای علامت منفی است، اتمی با الکترونگاتیوی پایین تر، به ترتیب بار یکسان، اما با علامت مثبت را به دست می آورد.

پیوندهای سیگما (σ)-، پی (π) - شرح تقریبی انواع پیوندهای کووالانسی در مولکول های ترکیبات آلی، پیوند σ با این واقعیت مشخص می شود که چگالی ابر الکترونی حداکثر در امتداد محور اتصال است. هسته اتم ها هنگامی که یک پیوند π تشکیل می شود، به اصطلاح همپوشانی جانبی ابرهای الکترونی رخ می دهد، و چگالی ابر الکترونی حداکثر "بالا" و "زیر" صفحه پیوند σ است. به عنوان مثال، اتیلن، استیلن و بنزن را در نظر بگیرید.

در مولکول اتیلن C 2 H 4 یک پیوند دوگانه CH 2 \u003d CH 2 وجود دارد ، فرمول الکترونیکی آن این است: H: C:: C: H. هسته تمام اتم های اتیلن در یک صفحه قرار دارند. سه ابر الکترونی از هر اتم کربن سه پیوند کووالانسی با اتم های دیگر در همان صفحه (با زاویه بین آنها حدود 120 درجه) تشکیل می دهند. ابر چهارمین الکترون ظرفیتی اتم کربن در بالا و پایین صفحه مولکول قرار دارد. چنین ابرهای الکترونی از هر دو اتم کربن، که تا حدی در بالا و پایین صفحه مولکول همپوشانی دارند، پیوند دوم بین اتم‌های کربن را تشکیل می‌دهند. اولین پیوند کووالانسی قوی‌تر بین اتم‌های کربن، پیوند σ نامیده می‌شود. دومین پیوند کووالانسی کمتر قوی، پیوند π نامیده می شود.

در یک مولکول خطی استیلن

H-S≡S-N (N: S::: S: N)

پیوند σ بین اتم های کربن و هیدروژن، یک پیوند σ بین دو اتم کربن و دو پیوند π بین اتم های کربن مشابه وجود دارد. دو پیوند π در بالای حوزه عمل پیوند σ در دو صفحه متقابل عمود بر هم قرار دارند.

تمام شش اتم کربن مولکول بنزن حلقوی C 6 H 6 در یک صفحه قرار دارند. پیوندهای σ بین اتم های کربن در صفحه حلقه عمل می کنند. پیوندهای مشابهی برای هر اتم کربن با اتم های هیدروژن وجود دارد. هر اتم کربن برای ایجاد این پیوندها سه الکترون مصرف می کند. ابرهای الکترون چهارم ظرفیتی اتم‌های کربن که به شکل هشت هستند، عمود بر صفحه مولکول بنزن قرار دارند. هر یک از این ابرها به طور مساوی با ابرهای الکترونی اتم های کربن همسایه همپوشانی دارند. در مولکول بنزن، سه پیوند π جداگانه تشکیل نمی شود، بلکه یک سیستم تک الکترونی π متشکل از شش الکترون، مشترک برای همه اتم های کربن است. پیوندهای بین اتم های کربن در مولکول بنزن دقیقاً یکسان است.

یک پیوند کووالانسی در نتیجه اجتماعی شدن الکترون ها (با تشکیل جفت های الکترونی مشترک) تشکیل می شود که در هنگام همپوشانی ابرهای الکترونی رخ می دهد. ابرهای الکترونی دو اتمی در تشکیل پیوند کووالانسی شرکت می کنند. دو نوع اصلی پیوند کووالانسی وجود دارد:

• یک پیوند کووالانسی غیر قطبی بین اتم های غیر فلزی همان تشکیل می شود عنصر شیمیایی. مواد ساده چنین پیوندی دارند، به عنوان مثال، O 2; N 2 ; ج 12 .
• یک پیوند قطبی کووالانسی بین اتم های غیر فلزات مختلف تشکیل می شود.

همچنین ببینید

ادبیات

• "شیمیایی فرهنگ لغت دایره المعارفی"، م.، " دایره المعارف شوروی"، 1983، ص264.

بنیاد ویکی مدیا 2010 .

پیوند کووالانسی(از لاتین "with" مشترک و "vales" معتبر) توسط یک جفت الکترون متعلق به هر دو اتم انجام می شود. بین اتم های غیر فلزات تشکیل شده است.

الکترونگاتیوی غیر فلزات بسیار زیاد است، به طوری که در طول برهمکنش شیمیایی دو اتم غیر فلز، انتقال کامل الکترون ها از یکی به دیگری (مانند مورد) غیرممکن است. در این مورد، ادغام الکترون برای انجام ضروری است.

به عنوان مثال، اجازه دهید تعامل اتم های هیدروژن و کلر را مورد بحث قرار دهیم:

H 1s 1 - یک الکترون

Cl 1s 2 2s 2 2 p6 3 s2 3 p5 - هفت الکترون در سطح بیرونی

هر یک از دو اتم فاقد یک الکترون هستند تا یک لایه الکترونی کامل بیرونی داشته باشند. و هر یک از اتم ها "برای استفاده مشترک" یک الکترون را اختصاص می دهد. بنابراین، قانون octet برآورده می شود. بهترین راه برای نشان دادن این با فرمول های لوئیس است:

تشکیل پیوند کووالانسی

الکترون های مشترک اکنون به هر دو اتم تعلق دارند. اتم هیدروژن دارای دو الکترون (الکترون خودش و الکترون مشترک اتم کلر) و اتم کلر دارای هشت الکترون است (الکترون خودش به علاوه الکترون مشترک اتم هیدروژن). این دو الکترون مشترک یک پیوند کووالانسی بین اتم های هیدروژن و کلر تشکیل می دهند. ذره ای که با پیوند دو اتمی تشکیل می شود نامیده می شود مولکول

پیوند کووالانسی غیر قطبی

یک پیوند کووالانسی می تواند بین دو تشکیل شود هماناتم ها مثلا:

این نمودار توضیح می دهد که چرا هیدروژن و کلر به عنوان مولکول های دو اتمی وجود دارند. به لطف جفت شدن و اجتماعی شدن دو الکترون، می توان قانون اکتت را برای هر دو اتم برآورده کرد.

علاوه بر پیوندهای منفرد، یک پیوند کووالانسی دو یا سه گانه می تواند تشکیل شود، به عنوان مثال، در مولکول های اکسیژن O 2 یا نیتروژن N 2. اتم های نیتروژن هر کدام دارای پنج الکترون ظرفیت هستند، بنابراین برای تکمیل پوسته به سه الکترون دیگر نیاز است. این با به اشتراک گذاشتن سه جفت الکترون به دست می آید، همانطور که در زیر نشان داده شده است:

ترکیبات کووالانسی - معمولاً گازها، مایعات یا نقطه ذوب نسبتاً پایین مواد جامد. یکی از استثناهای نادر الماس است که در دمای بالای 3500 درجه سانتیگراد ذوب می شود. این به دلیل ساختار الماس است که یک شبکه پیوسته از اتم‌های کربن با پیوند کووالانسی است و نه مجموعه‌ای از مولکول‌های منفرد. در واقع، هر کریستال الماس، صرف نظر از اندازه آن، یک مولکول عظیم است.

پیوند کووالانسی زمانی رخ می دهد که الکترون های دو اتم غیرفلز به یکدیگر بپیوندند. ساختار حاصل را مولکول می نامند.

پیوند کووالانسی قطبی

در بیشتر موارد، دو اتم پیوند کووالانسی دارند ناهمسانالکترونگاتیوی و الکترون های مشترک به طور مساوی به دو اتم تعلق ندارند. بیشتر اوقات آنها به یک اتم نزدیکتر از اتم دیگر هستند. به عنوان مثال، در یک مولکول کلرید هیدروژن، الکترون هایی که پیوند کووالانسی تشکیل می دهند به اتم کلر نزدیک تر هستند، زیرا الکترونگاتیوی آن بالاتر از هیدروژن است. با این حال، تفاوت در توانایی جذب الکترون آنقدر زیاد نیست که انتقال کامل یک الکترون از اتم هیدروژن به اتم کلر وجود داشته باشد. بنابراین، پیوند بین اتم های هیدروژن و کلر را می توان به عنوان تلاقی بین یک پیوند یونی (انتقال کامل الکترون) و یک پیوند کووالانسی غیرقطبی (آرایش متقارن یک جفت الکترون بین دو اتم) مشاهده کرد. بار جزئی اتم ها با حرف یونانی δ نشان داده می شود. چنین ارتباطی نامیده می شود کووالانسی قطبی پیوند می دهند و به مولکول هیدروژن کلرید گفته می شود که قطبی است، یعنی دارای یک انتهای بار مثبت (اتم هیدروژن) و یک انتهای بار منفی (اتم کلر) است.

جدول زیر انواع اصلی پیوندها و نمونه هایی از مواد را فهرست می کند:

مکانیسم تبادل و گیرنده دهنده تشکیل پیوند کووالانسی

1) مکانیسم تبادل. هر اتم یک الکترون جفت نشده به یک جفت الکترون مشترک کمک می کند.

2) مکانیسم اهداکننده-پذیرنده. یک اتم (دهنده) یک جفت الکترون و اتم دیگر (پذیرنده) یک اوربیتال خالی برای این جفت فراهم می کند.

هیچ تئوری واحدی برای پیوند شیمیایی وجود ندارد؛ به طور مشروط، پیوند شیمیایی به کووالانسی (نوع پیوند جهانی)، یونی (مورد خاص پیوند کووالانسی)، فلزی و هیدروژنی تقسیم می‌شود.

پیوند کووالانسی

تشکیل پیوند کووالانسی با سه مکانیسم امکان پذیر است: مبادله، دهنده-پذیرنده و داده ای (لوئیس).

مطابق با مکانیسم تبادلتشکیل یک پیوند کووالانسی به دلیل اجتماعی شدن جفت های الکترون مشترک رخ می دهد. در این مورد، هر اتم تمایل دارد یک پوسته گاز بی اثر به دست آورد، یعنی. سطح انرژی بیرونی تکمیل شده را دریافت کنید. تشکیل یک پیوند شیمیایی از نوع تبادل با استفاده از فرمول های لوئیس نشان داده شده است که در آن هر الکترون ظرفیت اتم با نقطه نشان داده می شود (شکل 1).

برنج. 1 تشکیل پیوند کووالانسی در مولکول HCl توسط مکانیسم تبادل

با توسعه تئوری ساختار اتم و مکانیک کوانتومی، تشکیل یک پیوند کووالانسی به عنوان همپوشانی اوربیتال های الکترونیکی نشان داده می شود (شکل 2).

برنج. 2. تشکیل پیوند کووالانسی به دلیل همپوشانی ابرهای الکترونی

هرچه همپوشانی اوربیتال های اتمی بیشتر باشد، پیوند قوی تر است، طول کمترارتباطات و انرژی بیشتر او. یک پیوند کووالانسی می تواند با همپوشانی اوربیتال های مختلف تشکیل شود. در نتیجه همپوشانی اوربیتال های s-s، s-p و همچنین اوربیتال های d-d، p-p، d-p توسط لوب های جانبی، یک پیوند تشکیل می شود. عمود بر خطی که هسته های 2 اتمی را به هم متصل می کند، پیوندی تشکیل می شود. پیوند یک - و یک - قادر به تشکیل یک پیوند کووالانسی چندگانه (دوگانه) است که مشخصه آن است مواد آلیپیوندهای یک و دو یک پیوند کووالانسی چندگانه (سه گانه) را تشکیل می دهند که مشخصه مواد آلی از کلاس آلکین ها (استیلن ها) است.

تشکیل پیوند کووالانسی مکانیسم دهنده-پذیرندهمثال کاتیون آمونیوم را در نظر بگیرید:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 N 1s 2 2s 2 2P 3

اتم نیتروژن دارای یک جفت تک الکترون آزاد است (الکترونهایی که در تشکیل پیوندهای شیمیایی درون مولکول دخالت ندارند)، و کاتیون هیدروژن دارای یک مدار آزاد است، بنابراین آنها به ترتیب دهنده و گیرنده الکترون هستند.

اجازه دهید مکانیسم تعیین کننده تشکیل پیوند کووالانسی را با استفاده از مثال یک مولکول کلر در نظر بگیریم.

17 Cl 1s 2 2s 2 2P 6 3s 2 3p 5

اتم کلر هم دارای یک جفت الکترون آزاد و هم اوربیتال های خالی است، بنابراین، می تواند ویژگی های دهنده و گیرنده را نشان دهد. بنابراین، هنگامی که یک مولکول کلر تشکیل می شود، یک اتم کلر به عنوان دهنده و دیگری به عنوان گیرنده عمل می کند.

اصلی ویژگی های پیوند کووالانسیعبارتند از: اشباع (پیوندهای اشباع زمانی تشکیل می‌شوند که یک اتم به اندازه‌ای که قابلیت‌های ظرفیتی اش اجازه می‌دهد، الکترون‌ها را به خود بچسباند؛ پیوندهای غیراشباع زمانی تشکیل می‌شوند که تعداد الکترون‌های متصل کمتر از قابلیت‌های ظرفیت اتم باشد). جهت دهی (این مقدار با هندسه مولکول و مفهوم "زاویه ظرفیت" - زاویه بین پیوندها مرتبط است).

پیوند یونی

هیچ ترکیبی با پیوند یونی خالص وجود ندارد، اگرچه این به عنوان یک حالت محدود شیمیایی از اتم ها درک می شود که در آن یک محیط الکترونیکی پایدار اتم با انتقال کامل چگالی الکترون کل به یک اتم عنصر الکترونگاتیو تر ایجاد می شود. . پیوند یونی فقط بین اتم های عناصر الکترونگاتیو و الکترومثبت که در حالت یون های باردار مخالف - کاتیون ها و آنیون ها هستند امکان پذیر است.

تعریف

یونذرات باردار الکتریکی نامیده می شوند که از جدا شدن یا اتصال الکترون به اتم تشکیل می شوند.

هنگام انتقال یک الکترون، اتم‌های فلزات و غیرفلزات تمایل دارند پیکربندی پایداری از پوسته الکترونی در اطراف هسته خود ایجاد کنند. یک اتم غیر فلزی پوسته ای از گاز بی اثر بعدی را در اطراف هسته خود ایجاد می کند و یک اتم فلزی پوسته ای از گاز بی اثر قبلی را ایجاد می کند (شکل 3).

برنج. 3. تشکیل پیوند یونی با استفاده از مثال یک مولکول کلرید سدیم

مولکول هایی که در آنها پیوند یونی به شکل خالص وجود دارد، در حالت بخار یک ماده یافت می شوند. پیوند یونی بسیار قوی است، در ارتباط با این، مواد با این پیوند نقطه ذوب بالایی دارند. بر خلاف پیوندهای کووالانسی، پیوندهای یونی با جهت و اشباع مشخص نمی شوند، زیرا میدان الکتریکی ایجاد شده توسط یون ها به دلیل تقارن کروی روی همه یون ها به طور یکسان عمل می کند.

پیوند فلزی

اتصال فلزیفقط در فلزات تحقق می یابد - این تعاملی است که اتم های فلز را در یک شبکه نگه می دارد. فقط الکترون های ظرفیت اتم های فلز که به کل حجم آن تعلق دارند در تشکیل پیوند شرکت می کنند. در فلزات، الکترون ها به طور مداوم از اتم ها جدا می شوند که در سراسر جرم فلز حرکت می کنند. اتم های فلز بدون الکترون، به یون هایی با بار مثبت تبدیل می شوند که تمایل دارند الکترون های متحرک را به سمت خود ببرند. این فرآیند پیوسته به اصطلاح "گاز الکترون" را در داخل فلز تشکیل می دهد که تمام اتم های فلز را محکم به هم متصل می کند (شکل 4).

پیوند فلزی قوی است، بنابراین، فلزات با نقطه ذوب بالا مشخص می شوند و وجود "گاز الکترون" به فلزات انعطاف پذیری و شکل پذیری می دهد.

پیوند هیدروژنی

پیوند هیدروژنی یک برهمکنش بین مولکولی خاص است، زیرا وقوع و قدرت آن بستگی دارد طبیعت شیمیاییمواد بین مولکول هایی تشکیل می شود که در آن یک اتم هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی بالا (O, N, S) پیوند می خورد. وقوع پیوند هیدروژنی به دو دلیل بستگی دارد، اول اینکه اتم هیدروژن مرتبط با اتم الکترونگاتیو الکترون ندارد و به راحتی می تواند به ابرهای الکترونی اتم های دیگر وارد شود و دوم اینکه اوربیتال s ظرفیت دارد، هیدروژن. اتم قادر است یک جفت الکترون تنها از یک اتم الکترونگاتیو را بپذیرد و با مکانیسم دهنده - گیرنده با آن پیوند ایجاد کند.