Definición
Un enlace covalente es un enlace químico formado por átomos que comparten sus electrones de valencia. Condición requerida La formación de un enlace covalente es la superposición de orbitales atómicos (AO) en los que se ubican los electrones de valencia. En el caso más simple, la superposición de dos AO conduce a la formación de dos orbitales moleculares (MO): un MO enlazante y un MO antienlazante (antienlazante). Los electrones compartidos se encuentran en el MO de enlace de menor energía:
Comunicaciones educativas
enlace covalente(enlace atómico, enlace homeopolar): un enlace entre dos átomos debido al intercambio (compartición de electrones) de dos electrones, uno de cada átomo:
A. + B. -> A: B
Por este motivo, la relación homeopolar es direccional. El par de electrones que realiza el enlace pertenece simultáneamente a ambos átomos enlazados, por ejemplo:
| .. | .. | .. | |||||||||
| : | CL | : | CL | : | h | : | oh | : | h | ||
| .. | .. | .. |
Tipos de enlace covalente
Hay tres tipos de enlaces químicos covalentes, que se diferencian en el mecanismo de su formación:
1. enlace covalente simple. Para su formación, cada átomo aporta un electrón desapareado. Cuando se forma un enlace covalente simple, las cargas formales de los átomos permanecen sin cambios. Si los átomos que forman un enlace covalente simple son iguales, entonces las verdaderas cargas de los átomos en la molécula también son las mismas, ya que los átomos que forman el enlace poseen igualmente un par de electrones compartido, dicho enlace se llama covalente no polar. vínculo. Si los átomos son diferentes, entonces el grado de posesión de un par de electrones compartido está determinado por la diferencia en la electronegatividad de los átomos, el átomo con mayor electronegatividad en en mayor medida posee un par de electrones de enlace, y por tanto su verdadera carga tiene signo negativo; un átomo con menor electronegatividad adquiere una carga de la misma magnitud, pero con signo positivo;
Los enlaces sigma (σ), pi (π) son una descripción aproximada de los tipos de enlaces covalentes en moléculas de compuestos orgánicos. El enlace σ se caracteriza por el hecho de que la densidad de la nube de electrones es máxima a lo largo del eje que los conecta; los núcleos de los átomos. Cuando se forma un enlace π, se produce la llamada superposición lateral de nubes de electrones y la densidad de la nube de electrones es máxima "arriba" y "debajo" del plano del enlace σ. Por ejemplo, tomemos el etileno, el acetileno y el benceno.
En la molécula de etileno C 2 H 4 existe un doble enlace CH 2 = CH 2, su fórmula electrónica: H:C::C:H. Los núcleos de todos los átomos de etileno están ubicados en el mismo plano. Las tres nubes de electrones de cada átomo de carbono forman tres enlaces covalentes con otros átomos en el mismo plano (con ángulos entre ellos de aproximadamente 120°). La nube del cuarto electrón de valencia del átomo de carbono se encuentra encima y debajo del plano de la molécula. Estas nubes de electrones de ambos átomos de carbono, que se superponen parcialmente por encima y por debajo del plano de la molécula, forman un segundo enlace entre los átomos de carbono. El primer enlace covalente más fuerte entre átomos de carbono se llama enlace σ; el segundo enlace covalente, más débil, se llama enlace π.
En una molécula de acetileno lineal
N-S≡S-N (N: S::: S: N)
hay enlaces σ entre los átomos de carbono y de hidrógeno, un enlace σ entre dos átomos de carbono y dos enlaces π entre los mismos átomos de carbono. Por encima de la esfera de acción del enlace σ se encuentran dos enlaces π en dos planos mutuamente perpendiculares.
Los seis átomos de carbono de la molécula de benceno cíclico C 6 H 6 se encuentran en el mismo plano. Hay enlaces σ entre átomos de carbono en el plano del anillo; Cada átomo de carbono tiene los mismos enlaces con los átomos de hidrógeno. Los átomos de carbono gastan tres electrones para formar estos enlaces. Las nubes de cuartos electrones de valencia de los átomos de carbono, con forma de ocho, se encuentran perpendiculares al plano de la molécula de benceno. Cada una de estas nubes se superpone igualmente con las nubes de electrones de los átomos de carbono vecinos. En una molécula de benceno, no se forman tres enlaces π separados, sino un único sistema de electrones π de seis electrones, común a todos los átomos de carbono. Los enlaces entre los átomos de carbono de la molécula de benceno son exactamente iguales.
Un enlace covalente se forma como resultado del intercambio de electrones (para formar pares de electrones comunes), lo que ocurre durante la superposición de nubes de electrones. La formación de un enlace covalente implica las nubes de electrones de dos átomos. Hay dos tipos principales de enlaces covalentes:
- Un enlace covalente no polar se forma entre átomos de un no metal del mismo elemento químico. Las sustancias simples, por ejemplo el O 2, tienen tal conexión; N2; C 12.
- Un enlace covalente polar se forma entre átomos de diferentes no metales.
Ver también
Literatura
- "Diccionario enciclopédico de química", M., " enciclopedia soviética", 1983, pág. 264.
| quimica organica |
|---|
| Lista de compuestos orgánicos |
| química estructural | |
|---|---|
| Enlace químico: | Aromaticidad | enlace covalente| Enlace iónico | Conexión metálica | Enlace de hidrógeno | Vínculo donante-aceptor | Tautomerismo |
| Visualización de estructura: | Grupo funcional | Fórmula estructural | Fórmula química | ligando |
| Propiedades electrónicas: | Electronegatividad | Afinidad electrónica | Energía de ionización | Dipolo | regla del octeto |
| Estereoquímica: | Átomo asimétrico | Isomería | Configuración | Quiralidad | Conformación |
Fundación Wikimedia.
- 2010.
Gran Enciclopedia Politécnica ENLACE QUÍMICO, mecanismo por el cual los átomos se unen para formar moléculas. Existen varios tipos de enlaces de este tipo, basados en la atracción de cargas opuestas o en la formación de configuraciones estables mediante el intercambio de electrones.... ...
Diccionario enciclopédico científico y técnico. enlace químico - ENLACE QUÍMICO, la interacción de los átomos, provocando su combinación en moléculas y cristales. Las fuerzas que actúan durante la formación de un enlace químico son principalmente de naturaleza eléctrica. La formación de un enlace químico va acompañada de una reestructuración... ...
Diccionario enciclopédico ilustrado La atracción mutua de los átomos, que conduce a la formación de moléculas y cristales. Se acostumbra decir que en una molécula o en un cristal existen estructuras químicas entre átomos vecinos. La valencia de un átomo (que se analiza con más detalle a continuación) muestra el número de enlaces...
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en metalurgia
El enlace químico es un fenómeno de interacción de átomos provocado por la superposición de nubes de electrones de partículas enlazantes, que se acompaña de una disminución de la energía total del sistema. El término "estructura química" fue introducido por primera vez por A. M. Butlerov en 1861... ... Wikipedia
No es ningún secreto que la química es una ciencia bastante compleja y diversa. Muchos varias reacciones, reactivos, productos químicos y otros términos complejos y confusos: todos interactúan entre sí. Pero lo principal es que nos ocupamos de la química todos los días, no importa si escuchamos al profesor en clase y aprendemos. nuevo material o preparamos té, que en general también es proceso químico.
Se puede concluir que solo necesitas saber quimica, comprenderlo y saber cómo funciona nuestro mundo o algunas de sus partes es interesante y, además, útil.
Ahora tenemos que abordar un término como enlace covalente, que, dicho sea de paso, puede ser polar o no polar. Por cierto, la palabra "covalente" en sí misma se deriva del latín "co" - juntos y "vales" - que tiene fuerza.
Apariciones del término
Comencemos con el hecho de que El término "covalente" fue introducido por primera vez en 1919 por Irving Langmuir. laureado Premio Nobel. El concepto de "covalente" implica un enlace químico en el que ambos átomos comparten electrones, lo que se denomina posesión compartida. Así, se diferencia, por ejemplo, del metálico, en el que los electrones están libres, o del iónico, donde uno cede completamente electrones a otro. Cabe señalar que se forma entre no metales.
Con base en lo anterior, podemos sacar una pequeña conclusión sobre cómo es este proceso. Surge entre átomos debido a la formación de pares de electrones comunes, y estos pares surgen en los subniveles de electrones externo y preexterno.
Ejemplos, sustancias con polaridad:
Tipos de enlace covalente
También hay dos tipos: enlaces polares y, en consecuencia, apolares. Analizaremos las características de cada uno de ellos por separado.
Polar covalente - formación
¿Qué significa el término "polar"?
Lo que suele ocurrir es que dos átomos tienen diferente electronegatividad, por lo tanto los electrones que comparten no pertenecen por igual, sino que siempre están más cerca de uno que del otro. Por ejemplo, una molécula de cloruro de hidrógeno, en la que los electrones del enlace covalente se encuentran más cerca del átomo de cloro, ya que su electronegatividad es mayor que la del hidrógeno. Sin embargo, en realidad, la diferencia en la atracción de los electrones es lo suficientemente pequeña como para que se produzca una transferencia completa de electrones del hidrógeno al cloro.
Como resultado, cuando es polar, la densidad electrónica cambia a una más electronegativa y aparece una carga negativa parcial. A su vez, el núcleo cuya electronegatividad es menor desarrolla, en consecuencia, una carga positiva parcial.
Concluimos: La polaridad se produce entre distintos no metales que difieren en sus valores de electronegatividad, y los electrones se sitúan más cerca del núcleo con mayor electronegatividad.
La electronegatividad es la capacidad que tienen algunos átomos de atraer electrones de otros, formando así una reacción química.
Ejemplos de polar covalente., sustancias con un enlace polar covalente:
Fórmula de una sustancia con un enlace covalente polar.
Covalente no polar, diferencia entre polar y no polar.
Y por último, el no polar, pronto descubriremos qué es.
La principal diferencia entre no polar y polar.- esto es simetría. Si en el caso de un enlace polar los electrones estaban ubicados más cerca de un átomo, entonces en un enlace no polar los electrones estaban ubicados simétricamente, es decir, igualmente en relación con ambos.
Es de destacar que la apolaridad se produce entre átomos no metálicos de un elemento químico.
Por ejemplo, Sustancias con enlaces covalentes apolares:
Además, un conjunto de electrones a menudo se denomina simplemente nube de electrones, en base a esto concluimos que la nube de comunicación electrónica, que forma un par común de electrones, se distribuye en el espacio de manera simétrica o uniforme en relación con los núcleos de ambos.
Ejemplos de un enlace covalente no polar y un esquema para la formación de un enlace covalente no polar.
Pero también es útil saber distinguir entre covalente polar y no polar.
covalente no polar- estos son siempre átomos de la misma sustancia. H2. CL2.
Este artículo ha llegado a su fin, ahora sabemos qué es este proceso químico, sabemos definirlo y sus variedades, conocemos las fórmulas de formación de sustancias, y en general un poco más sobre nuestro mundo complejo, éxito en química y formación de nuevas fórmulas.
Un enlace químico es la interacción de partículas (iones o átomos), que se produce en el proceso de intercambio de electrones ubicados en el último nivel electrónico. Hay varios tipos de enlaces de este tipo: covalentes (se dividen en polares y no polares) e iónicos. En este artículo nos detendremos con más detalle en el primer tipo de enlaces químicos: los covalentes. Y para ser más precisos, en su forma polar.
Un enlace covalente polar es un enlace químico entre las nubes de electrones de valencia de átomos vecinos. El prefijo “ko-” significa en en este caso"juntos", y la raíz "valencia" se traduce como fuerza o habilidad. A esos dos electrones que se unen entre sí se les llama par de electrones.
Historia
Este término fue utilizado por primera vez en un contexto científico por el químico ganador del Premio Nobel Irving Lenngrum. Esto sucedió en 1919. En su trabajo, el científico explicó que un enlace en el que se observan electrones comunes a dos átomos es diferente a uno metálico o iónico. Esto significa que requiere un nombre distinto.Posteriormente, ya en 1927, F. London y W. Heitler, tomando como ejemplo la molécula de hidrógeno como modelo química y físicamente más simple, describieron un enlace covalente. Abordaron el asunto desde el otro lado y fundamentaron sus observaciones utilizando la mecánica cuántica.
La esencia de la reacción.
El proceso de conversión de hidrógeno atómico en hidrógeno molecular es una reacción química típica, cuyo signo cualitativo es la gran liberación de calor cuando se combinan dos electrones. Se parece a esto: dos átomos de helio se acercan y cada uno tiene un electrón en su órbita. Entonces estas dos nubes se acercan y forman una nueva, similar a una capa de helio, en la que ya giran dos electrones.
Las capas de electrones completas son más estables que las incompletas, por lo que su energía es significativamente menor que la de dos átomos separados. Cuando se forma una molécula, el exceso de calor se disipa al medio ambiente.
Clasificación
En química, existen dos tipos de enlaces covalentes:
- Enlace covalente no polar formado entre dos átomos del mismo elemento no metálico, como oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y carbono.
- Un enlace covalente polar se produce entre átomos de diferentes no metales. un buen ejemplo Podría ser una molécula de cloruro de hidrógeno. Cuando los átomos de dos elementos se combinan entre sí, el electrón desapareado del hidrógeno se transfiere parcialmente al último nivel electrónico del átomo de cloro. Así, se forma una carga positiva en el átomo de hidrógeno y una carga negativa en el átomo de cloro.
Vínculo donante-aceptador También es un tipo de enlace covalente. Consiste en que un átomo del par proporciona ambos electrones, convirtiéndose en donante, y el átomo que los recibe, en consecuencia, se considera aceptor. Cuando se forma un enlace entre átomos, la carga del donante aumenta en uno y la carga del aceptor disminuye.
Conexión semipolar - e Se puede considerar un subtipo de donante-aceptor. Solo en este caso se unen los átomos, uno de los cuales tiene un orbital electrónico completo (halógenos, fósforo, nitrógeno) y el segundo, dos electrones desapareados (oxígeno). La formación de una conexión se produce en dos etapas:
- primero, se elimina un electrón del par solitario y se agrega a los no apareados;
- combinando los electrodos no apareados restantes, es decir, se forma un enlace covalente polar.
Propiedades
Un enlace covalente polar tiene sus propias propiedades físicas y químicas, como direccionalidad, saturación, polaridad y polarizabilidad. Determinan las características de las moléculas resultantes.
La dirección del enlace depende de la futura estructura molecular de la sustancia resultante, es decir, de la forma geométrica que formen los dos átomos al unirse.
La saturación muestra cuántos enlaces covalentes puede formar un átomo de una sustancia. Este número está limitado por el número de orbitales atómicos externos.
La polaridad de una molécula se produce porque la nube de electrones formada a partir de dos electrones diferentes es desigual en toda su circunferencia. Esto ocurre debido a la diferencia de carga negativa en cada uno de ellos. Es esta propiedad la que determina si un enlace es polar o no polar. Cuando dos átomos del mismo elemento se combinan, la nube de electrones es simétrica, lo que significa que el enlace covalente no es polar. Y si los átomos se unen diferentes elementos, se forma entonces una nube de electrones asimétrica, el llamado momento dipolar de la molécula.
La polarizabilidad refleja cuán activamente se desplazan los electrones de una molécula bajo la influencia de agentes físicos o químicos externos, como un campo eléctrico o magnético u otras partículas.
Las dos últimas propiedades de la molécula resultante determinan su capacidad para reaccionar con otros reactivos polares.
Enlace sigma y enlace pi
La formación de estos enlaces depende de la distribución de la densidad electrónica en la nube de electrones durante la formación de la molécula.
Un enlace sigma se caracteriza por la presencia de una densa acumulación de electrones a lo largo del eje que conecta los núcleos de los átomos, es decir, en el plano horizontal.
El enlace pi se caracteriza por la compactación de nubes de electrones en el punto de su intersección, es decir, por encima y por debajo del núcleo atómico.
Visualización de la relación en el registro de fórmula.
Por ejemplo, podemos tomar el átomo de cloro. Su nivel electrónico más externo contiene siete electrones. En la fórmula, están dispuestos en tres pares y un electrón desapareado alrededor del símbolo del elemento en forma de puntos.
Si escribes una molécula de cloro de la misma forma, verás que dos electrones desapareados han formado un par común a dos átomos, se llama compartido; En este caso, cada uno de ellos recibió ocho electrones.
Regla del octeto-doblete
El químico Lewis, que propuso cómo se forma un enlace covalente polar, fue el primero de sus colegas en formular una regla que explica la estabilidad de los átomos cuando se combinan en moléculas. Su esencia radica en el hecho de que los enlaces químicos entre átomos se forman cuando se comparte una cantidad suficiente de electrones para formar una configuración electrónica similar a los átomos de elementos nobles.
Es decir, durante la formación de moléculas, para estabilizarlas, es necesario que todos los átomos tengan un nivel electrónico externo completo. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno, al combinarse en una molécula, repiten la capa electrónica del helio, los átomos de cloro se vuelven similares a nivel electrónico al átomo de argón.
Longitud del enlace
Un enlace polar covalente se caracteriza, entre otras cosas, por una cierta distancia entre los núcleos de los átomos que forman la molécula. Están a tal distancia entre sí que la energía de la molécula es mínima. Para lograr esto, es necesario que las nubes de electrones de los átomos se superpongan entre sí tanto como sea posible. Existe un patrón directamente proporcional entre el tamaño de los átomos y la longitud del enlace. Cuanto más grande es el átomo, más largo es el enlace entre los núcleos.
Una opción es posible cuando un átomo forma no uno, sino varios enlaces polares covalentes. Entonces se forman los llamados ángulos de enlace entre los núcleos. Pueden ser de noventa a ciento ochenta grados. Ellos determinan fórmula geométrica moléculas.
Extremadamente raro quimicos Consisten en átomos individuales y no relacionados de elementos químicos. En condiciones normales, sólo un pequeño número de gases llamados gases nobles tienen esta estructura: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. Muy a menudo, las sustancias químicas no consisten en átomos aislados, sino en combinaciones en varios grupos. Estas asociaciones de átomos pueden contar con unos pocos, cientos, miles o incluso más átomos. La fuerza que mantiene a estos átomos en tales grupos se llama Gran enciclopedia soviética.
En otras palabras, podemos decir que un enlace químico es una interacción que asegura la conexión de átomos individuales en estructuras más complejas (moléculas, iones, radicales, cristales, etc.).
La razón de la formación de un enlace químico es que la energía de estructuras más complejas es menor que la energía total de los átomos individuales que lo forman.
Entonces, en particular, si la interacción de los átomos X e Y produce una molécula XY, esto significa que la energía interna de las moléculas de esta sustancia es menor que la energía interna de los átomos individuales a partir de los cuales se formó:
E(XY)< E(X) + E(Y)
Por esta razón, cuando se forman enlaces químicos entre átomos individuales, se libera energía.
Los electrones de la capa electrónica externa con la energía de enlace más baja con el núcleo, llamados valencia. Por ejemplo, en el boro estos son electrones del segundo nivel de energía: 2 electrones por 2 s- orbitales y 1 por 2 pag-orbitales:
Cuando se forma un enlace químico, cada átomo tiende a obtener la configuración electrónica de los átomos de los gases nobles, es decir. de modo que haya 8 electrones en su capa electrónica externa (2 para elementos del primer período). Este fenómeno se llama regla del octeto.
Es posible que los átomos alcancen la configuración electrónica de un gas noble si inicialmente los átomos individuales comparten algunos de sus electrones de valencia con otros átomos. En este caso se forman pares de electrones comunes.
Dependiendo del grado de compartición de electrones, se pueden distinguir enlaces covalentes, iónicos y metálicos.
enlace covalente
Los enlaces covalentes ocurren con mayor frecuencia entre átomos de elementos no metálicos. Si los átomos no metálicos que forman un enlace covalente pertenecen a elementos químicos diferentes, dicho enlace se denomina enlace covalente polar. La razón de este nombre radica en el hecho de que los átomos de diferentes elementos también tienen diferentes capacidades para atraer un par de electrones común. Obviamente, esto conduce a un desplazamiento del par de electrones común hacia uno de los átomos, como resultado de lo cual se forma en él una carga negativa parcial. A su vez, se forma una carga positiva parcial en el otro átomo. Por ejemplo, en una molécula de cloruro de hidrógeno, el par de electrones se desplaza del átomo de hidrógeno al átomo de cloro:
Ejemplos de sustancias con enlaces covalentes polares:
CCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2, etc.
Un enlace covalente no polar se forma entre átomos no metálicos del mismo elemento químico. Como los átomos son idénticos, su capacidad para atraer electrones compartidos también es la misma. En este sentido, no se observa ningún desplazamiento del par de electrones:
El mecanismo anterior para la formación de un enlace covalente, cuando ambos átomos aportan electrones para formar pares de electrones comunes, se llama intercambio.
También existe un mecanismo donante-aceptador.
Cuando se forma un enlace covalente mediante el mecanismo donante-aceptor, se forma un par de electrones compartido debido al orbital lleno de un átomo (con dos electrones) y el orbital vacío de otro átomo. Un átomo que proporciona un par de electrones solitarios se llama donante y un átomo con un orbital vacío se llama aceptor. Los átomos que tienen pares de electrones, por ejemplo N, O, P, S, actúan como donantes de pares de electrones.
Por ejemplo, según el mecanismo donante-aceptor, la formación del cuarto covalente Conexiones NH en el catión amonio NH 4 +:
Además de la polaridad, los enlaces covalentes también se caracterizan por la energía. La energía de enlace es la energía mínima necesaria para romper un enlace entre átomos.
La energía de enlace disminuye al aumentar los radios de los átomos unidos. Como sabemos que los radios atómicos aumentan a lo largo de los subgrupos, podemos, por ejemplo, concluir que la fuerza del enlace halógeno-hidrógeno aumenta en la serie:
HOLA< HBr < HCl < HF
Además, la energía del enlace depende de su multiplicidad: cuanto mayor es la multiplicidad del enlace, mayor es su energía. La multiplicidad de enlaces se refiere al número de pares de electrones compartidos entre dos átomos.
enlace iónico
Un enlace iónico puede considerarse como un caso extremo de enlace covalente polar. Si en un enlace covalente-polar el par de electrones común se desplaza parcialmente a uno de los pares de átomos, entonces en un enlace iónico se “entrega” casi por completo a uno de los átomos. El átomo que dona electrones adquiere una carga positiva y se convierte en catión, y el átomo que le ha quitado electrones adquiere una carga negativa y se convierte en anión.
De este modo, enlace iónico Es un enlace formado debido a la atracción electrostática de cationes a aniones.
La formación de este tipo de enlace es típica durante la interacción de átomos de metales típicos y no metales típicos.
Por ejemplo, fluoruro de potasio. El catión potasio se forma mediante la eliminación de un electrón de un átomo neutro y el ion flúor se forma mediante la adición de un electrón al átomo de flúor:
Entre los iones resultantes surge una fuerza de atracción electrostática, lo que da como resultado la formación de un compuesto iónico.
Cuando se formó un enlace químico, los electrones del átomo de sodio pasaron al átomo de cloro y se formaron iones con carga opuesta, que tienen un nivel de energía externo completo.
Se ha demostrado que los electrones del átomo de metal no se desprenden completamente, sino que sólo se desplazan hacia el átomo de cloro, como en un enlace covalente.
La mayoría de los compuestos binarios que contienen átomos metálicos son iónicos. Por ejemplo, óxidos, haluros, sulfuros, nitruros.
El enlace iónico también ocurre entre cationes simples y aniones simples (F −, Cl −, S 2-), así como entre cationes simples y aniones complejos (NO 3 −, SO 4 2-, PO 4 3-, OH −). Por tanto, los compuestos iónicos incluyen sales y bases (Na 2 SO 4, Cu(NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca(OH) 2, NaOH)
Conexión metálica
Este tipo de enlace se forma en los metales.
Los átomos de todos los metales tienen electrones en su capa electrónica externa que tienen una baja energía de unión con el núcleo del átomo. Para la mayoría de los metales, el proceso de pérdida de electrones externos es energéticamente favorable.
Debido a una interacción tan débil con el núcleo, estos electrones en los metales son muy móviles y en cada cristal metálico ocurre continuamente el siguiente proceso:
М 0 — ne − = M n + ,
donde M 0 es un átomo de metal neutro y M n + un catión del mismo metal. La siguiente figura ilustra los procesos que tienen lugar.
Es decir, los electrones "corren" a través de un cristal metálico, se desprenden de un átomo metálico, forman un catión a partir de él, se unen a otro catión y forman un átomo neutro. Este fenómeno se denominó “viento de electrones” y la colección de electrones libres en un cristal de un átomo no metálico se denominó “gas de electrones”. Este tipo de interacción entre átomos metálicos se llama enlace metálico.
enlace de hidrógeno
Si un átomo de hidrógeno en una sustancia está unido a un elemento con alta electronegatividad (nitrógeno, oxígeno o flúor), esa sustancia se caracteriza por un fenómeno llamado enlace de hidrógeno.
Dado que un átomo de hidrógeno está unido a un átomo electronegativo, se forma una carga positiva parcial en el átomo de hidrógeno y una carga negativa parcial en el átomo del elemento electronegativo. En este sentido, se hace posible la atracción electrostática entre un átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente de una molécula y un átomo electronegativo de otra. Por ejemplo, se observan enlaces de hidrógeno en las moléculas de agua:
Es el enlace de hidrógeno el que explica el punto de fusión anormalmente alto del agua. Además del agua, también se forman fuertes enlaces de hidrógeno en sustancias como el fluoruro de hidrógeno, el amoníaco, los ácidos que contienen oxígeno, los fenoles, los alcoholes y las aminas.
La idea de formar un enlace químico utilizando un par de electrones pertenecientes a ambos átomos conectados fue expresada en 1916 por el físico-químico estadounidense J. Lewis.
Los enlaces covalentes existen entre átomos tanto en moléculas como en cristales. Ocurre tanto entre átomos idénticos (por ejemplo, en moléculas de H2, Cl2, O2, en un cristal de diamante) como entre átomos diferentes (por ejemplo, en moléculas de H2O y NH3, en cristales de SiC). Casi todos los enlaces en las moléculas de compuestos orgánicos son covalentes (C-C, C-H, C-N, etc.).
Existen dos mecanismos para la formación de enlaces covalentes:
1) intercambio;
2) donante-aceptor.
Mecanismo de intercambio de formación de enlaces covalentes.radica en el hecho de que cada uno de los átomos conectados proporciona un electrón desapareado para la formación de un par de electrones común (enlace). Los electrones de los átomos que interactúan deben tener espines opuestos.
Consideremos, por ejemplo, la formación de un enlace covalente en una molécula de hidrógeno. Cuando los átomos de hidrógeno se acercan, sus nubes de electrones penetran entre sí, lo que se denomina superposición de nubes de electrones (Fig. 3.2), y la densidad de electrones entre los núcleos aumenta. Los núcleos se atraen entre sí. Como resultado, la energía del sistema disminuye. Cuando los átomos se acercan mucho, aumenta la repulsión de los núcleos. Por tanto, existe una distancia óptima entre los núcleos (longitud de enlace l), en la que el sistema tiene una energía mínima. En este estado se libera energía, llamada energía de enlace E St.
Arroz. 3.2. Diagrama de superposición de nubes de electrones durante la formación de una molécula de hidrógeno.
Esquemáticamente, la formación de una molécula de hidrógeno a partir de átomos se puede representar de la siguiente manera (un punto significa un electrón, una línea, un par de electrones):
N + N→N: N o N + N→N - N.
EN vista general para moléculas AB de otras sustancias:
A + B = A: B.
Mecanismo donante-aceptor de formación de enlaces covalentes.radica en el hecho de que una partícula, el donante, representa un par de electrones para formar un enlace, y la segunda, el aceptor, representa un orbital libre:
A: + B = A: B.
aceptador de donante
Consideremos los mecanismos de formación de enlaces químicos en la molécula de amoníaco y el ion amonio.
1. Educación
El átomo de nitrógeno tiene en su exterior nivel de energía dos electrones apareados y tres no apareados:
El átomo de hidrógeno en el subnivel s tiene un electrón desapareado.
En la molécula de amoníaco, los electrones 2p desapareados del átomo de nitrógeno forman tres pares de electrones con los electrones de 3 átomos de hidrógeno:
.
En la molécula de NH 3 se forman 3 enlaces covalentes según el mecanismo de intercambio.
2. Formación de un ion complejo: ion amonio.
NH 3 + HCl = NH 4 Cl o NH 3 + H + = NH 4 +
El átomo de nitrógeno permanece con un par de electrones solitarios, es decir, dos electrones con espines antiparalelos en un orbital atómico. El orbital atómico del ion hidrógeno no contiene electrones (orbital vacante). Cuando una molécula de amoníaco y un ion de hidrógeno se acercan, se produce una interacción entre el par solitario de electrones del átomo de nitrógeno y el orbital vacante del ion de hidrógeno. El par solitario de electrones se vuelve común a los átomos de nitrógeno e hidrógeno, y se produce un enlace químico según el mecanismo donante-aceptor. El átomo de nitrógeno de la molécula de amoníaco es el donante y el ion hidrógeno es el aceptor:
.
Cabe señalar que en el ion NH 4 + los cuatro enlaces son equivalentes e indistinguibles, por lo tanto, en el ion la carga está deslocalizada (dispersa) por todo el complejo;
Los ejemplos considerados muestran que la capacidad de un átomo para formar enlaces covalentes está determinada no solo por nubes de un electrón, sino también por nubes de dos electrones o la presencia de orbitales libres.
Según el mecanismo donante-aceptor, los enlaces se forman en compuestos complejos: - ;
2+ ;
2-etc.
Un enlace covalente tiene las siguientes propiedades:
- saturación;