Katere snovi imajo kovalentno vez? Kovalentna vez

Kovalentna vez(iz latinskega "co" skupaj in "vales", ki ima moč) se izvaja zaradi elektronskega para, ki pripada obema atomoma. Nastane med nekovinskimi atomi.

Elektronegativnost nekovin je precej visoka, tako da je med kemijsko interakcijo dveh atomov nekovin popoln prenos elektronov z enega na drugega (kot v primeru) nemogoč. V tem primeru je za dokončanje potrebno združevanje elektronov.

Kot primer razpravljajmo o interakciji atomov vodika in klora:

H 1s 1 - en elektron

Cl 1s 2 2s 2 2 str 6 3 s 2 3 p5 - sedem elektronov na zunanjem nivoju

Vsakemu od obeh atomov manjka en elektron, da bi imel popolno zunanjo lupino elektronov. In vsak od atomov dodeli en elektron "za skupno uporabo." Tako je pravilo okteta izpolnjeno. To je najbolje predstavljeno z uporabo Lewisovih formul:

Tvorba kovalentne vezi

Skupni elektroni zdaj pripadajo obema atomoma. Atom vodika ima dva elektrona (lastni in skupni elektron atoma klora), atom klora pa osem elektronov (lastni in skupni elektron atoma vodika). Ta dva skupna elektrona tvorita kovalentno vez med atomoma vodika in klora. Delec, ki nastane z vezavo dveh atomov, se imenuje molekula.

Nepolarna kovalentna vez

Med dvema lahko nastane tudi kovalentna vez enaka atomi. Na primer:

Ta diagram pojasnjuje, zakaj vodik in klor obstajata kot dvoatomni molekuli. Zahvaljujoč združevanju in delitvi dveh elektronov je mogoče izpolniti pravilo okteta za oba atoma.

Poleg enojnih vezi lahko nastane dvojna ali trojna kovalentna vez, kot na primer v molekulah kisika O 2 ali dušika N 2. Atomi dušika imajo pet valenčnih elektronov, zato so potrebni še trije elektroni za dokončanje lupine. To se doseže z deljenjem treh parov elektronov, kot je prikazano spodaj:

Kovalentne spojine so običajno plini, tekočine ali razmeroma nizko tališče trdne snovi. Ena redkih izjem je diamant, ki se tali nad 3500 °C. To je razloženo s strukturo diamanta, ki je neprekinjena mreža kovalentno vezanih ogljikovih atomov in ne skupek posameznih molekul. Pravzaprav je vsak kristal diamanta, ne glede na njegovo velikost, ena ogromna molekula.

Kovalentna vez nastane, ko se združita elektrona dveh nekovinskih atomov. Nastalo strukturo imenujemo molekula.

Polarna kovalentna vez

V večini primerov imata dva kovalentno vezana atoma drugačen elektronegativnost in skupni elektroni ne pripadajo enakovredno dvema atomoma. Večino časa so bližje enemu atomu kot drugemu. V molekuli vodikovega klorida so na primer elektroni, ki tvorijo kovalentno vez, bližje atomu klora, ker je njegova elektronegativnost višja od elektronegativnosti vodika. Vendar pa razlika v sposobnosti privabljanja elektronov ni dovolj velika, da bi prišlo do popolnega prenosa elektronov z atoma vodika na atom klora. Zato lahko vez med atomi vodika in klora obravnavamo kot križanec med ionsko vezjo (popoln prenos elektrona) in nepolarno kovalentno vezjo (simetrična razporeditev para elektronov med dvema atomoma). Delni naboj na atomih je označen z grško črko δ. Ta povezava se imenuje polarni kovalentni vez, za molekulo vodikovega klorida pa pravimo, da je polarna, to pomeni, da ima pozitivno nabit konec (vodikov atom) in negativno nabit konec (klorov atom).

V spodnji tabeli so navedene glavne vrste vezi in primeri snovi:

Izmenjevalni in donorsko-akceptorski mehanizem tvorbe kovalentne vezi

1) Menjalni mehanizem. Vsak atom prispeva en neparni elektron k skupnemu elektronskemu paru.

2) Donorsko-akceptorski mehanizem. En atom (donor) zagotavlja elektronski par, drugi atom (akceptor) pa prazno orbitalo za ta par.

Opredelitev

Kovalentna vez je kemična vez, ki jo tvorijo atomi, ki si delijo svoje valenčne elektrone. Zahtevan pogoj Nastanek kovalentne vezi je prekrivanje atomskih orbital (AO), na katerih se nahajajo valenčni elektroni. V najpreprostejšem primeru prekrivanje dveh AO povzroči nastanek dveh molekularnih orbital (MO): vezne MO in antivezne (protivezne) MO. Skupni elektroni se nahajajo na veznem MO z nižjo energijo:

Izobraževalne komunikacije

Kovalentna vez (atomska vez, homeo polarna povezava) - povezava med dvema atomoma zaradi elektronske delitve dveh elektronov - enega iz vsakega atoma:

A. + B. -> A: B

Iz tega razloga je homeopolarno razmerje usmerjeno. Par elektronov, ki tvori vez, pripada obema vezanima atomoma, npr.

Vrste kovalentne vezi

Obstajajo tri vrste kovalentnih kemična vez, ki se razlikujejo po mehanizmu nastanka:

1. Enostavna kovalentna vez. Za njegovo tvorbo vsak atom zagotovi en neparni elektron. Ko nastane preprosta kovalentna vez, ostanejo formalni naboji atomov nespremenjeni. Če so atomi, ki tvorijo preprosto kovalentno vez, enaki, potem so tudi pravi naboji atomov v molekuli enaki, ker si atomi, ki tvorijo vez, enako lastijo skupnega elektronskega para, se taka vez imenuje nepolarna kovalentna obveznica. Če sta atoma različna, potem je stopnja posedovanja skupnega para elektronov določena z razliko v elektronegativnosti atomov, atom z večjo elektronegativnostjo v v večji meri ima par veznih elektronov, zato ima njegov pravi naboj negativen predznak; atom z manjšo elektronegativnostjo pridobi naboj enake velikosti, vendar s pozitivnim predznakom.

Sigma (σ)-, pi (π)-vezi so približen opis vrst kovalentnih vezi v molekulah organskih spojin, za katere je značilno, da je gostota elektronskega oblaka največja vzdolž osi, ki povezuje; jedra atomov. Ko nastane π vez, pride do tako imenovanega stranskega prekrivanja elektronskih oblakov, gostota elektronskega oblaka pa je največja »nad« in »pod« ravnino vezi σ. Na primer, vzemite etilen, acetilen in benzen.

V molekuli etilena C 2 H 4 je dvojna vez CH 2 = CH 2, njena elektronska formula: H:C::C:H. Jedra vseh atomov etilena se nahajajo v isti ravnini. Trije elektronski oblaki vsakega ogljikovega atoma tvorijo tri kovalentne vezi z drugimi atomi v isti ravnini (s koti med njimi približno 120°). Oblak četrtega valenčnega elektrona ogljikovega atoma se nahaja nad in pod ravnino molekule. Takšni elektronski oblaki obeh ogljikovih atomov, ki se delno prekrivajo nad in pod ravnino molekule, tvorijo drugo vez med ogljikovimi atomi. Prvo, močnejšo kovalentno vez med ogljikovimi atomi imenujemo σ vez; drugo, šibkejšo kovalentno vez imenujemo π vez.

V linearni molekuli acetilena

N-S≡S-N (N:S:::S:N)

obstajajo σ vezi med atomi ogljika in vodika, ena vez σ med dvema atomoma ogljika in dve vezi π med istima atomoma ogljika. Dve π-vezi se nahajata nad sfero delovanja σ-vezi v dveh medsebojno pravokotnih ravninah.

Vseh šest ogljikovih atomov ciklične molekule benzena C 6 H 6 leži v isti ravnini. Med ogljikovimi atomi v ravnini obroča so vezi σ; Vsak atom ogljika ima enake vezi z atomi vodika. Ogljikovi atomi porabijo tri elektrone, da ustvarijo te vezi. Oblaki četrtih valenčnih elektronov ogljikovih atomov, oblikovani kot osmice, se nahajajo pravokotno na ravnino molekule benzena. Vsak tak oblak se enakomerno prekriva z elektronskimi oblaki sosednjih ogljikovih atomov. V molekuli benzena ne nastanejo tri ločene π vezi, temveč en sam π elektronski sistem šestih elektronov, skupen vsem ogljikovim atomom. Vezi med ogljikovimi atomi v molekuli benzena so popolnoma enake.

Kovalentna vez nastane kot posledica delitve elektronov (za tvorbo skupnih elektronskih parov), ki nastane med prekrivanjem elektronskih oblakov. Pri nastanku kovalentne vezi sodelujejo elektronski oblaki dveh atomov. Obstajata dve glavni vrsti kovalentnih vezi:

• Kovalentna nepolarna vez se tvori med atomi neke kovine iste kemični element. Tako zvezo imajo preproste snovi, na primer O 2; N 2; C 12.
• Med atomi različnih nekovin nastane polarna kovalentna vez.

Glej tudi

Literatura

• "Kemično enciklopedični slovar", M., " Sovjetska enciklopedija«, 1983, str. 264.

Fundacija Wikimedia.

2010.

Kovalentne vezi obstajajo med atomi tako v molekulah kot v kristalih. Pojavlja se tako med enakimi atomi (na primer v molekulah H2, Cl2, O2, v kristalu diamanta) kot med različnimi atomi (na primer v molekulah H2O in NH3, v kristalih SiC). Skoraj vse vezi v molekulah organskih spojin so kovalentne (C-C, C-H, C-N itd.).

Obstajata dva mehanizma za nastanek kovalentnih vezi:

1) izmenjava;

2) donor-akceptor.

Menjalni mehanizem nastajanja kovalentne vezije v tem, da vsak od povezovalnih atomov daje en nesparjen elektron za tvorbo skupnega elektronskega para (vezi). Elektroni medsebojno delujočih atomov morajo imeti nasprotne vrtljaje.

Oglejmo si na primer nastanek kovalentne vezi v molekuli vodika. Ko se vodikovi atomi približajo, njihovi elektronski oblaki prodrejo drug v drugega, kar imenujemo prekrivanje elektronskih oblakov (slika 3.2), elektronska gostota med jedri se poveča. Jedra se privlačijo. Posledično se energija sistema zmanjša. Ko se atomi zelo približajo, se poveča odbojnost jeder. Zato obstaja optimalna razdalja med jedri (dolžina vezi l), pri kateri ima sistem minimalno energijo. V tem stanju se sprosti energija, imenovana vezavna energija E St.

riž. 3.2. Diagram prekrivanja elektronskega oblaka med tvorbo molekule vodika

Shematično lahko nastanek molekule vodika iz atomov predstavimo na naslednji način (pika pomeni elektron, črta pa par elektronov):

N + N→N: N ali N + N→N - N.

IN splošni pogled za molekule AB drugih snovi:

A + B = A: B.

Donorsko-akceptorski mehanizem tvorbe kovalentne vezileži v tem, da en delec - donor - predstavlja elektronski par, ki tvori vez, drugi - akceptor - pa predstavlja prosto orbitalo:

A: + B = A: B.

akceptor darovalca

Razmislimo o mehanizmih nastanka kemičnih vezi v molekuli amoniaka in amonijevega iona.

1. Izobraževanje

Atom dušika ima na zunanji strani raven energije dva sparena in trije neparni elektroni:

Vodikov atom na podravni s ima en nesparjen elektron.

V molekuli amoniaka tvorijo nesparjeni 2p elektroni dušikovega atoma tri elektronske pare z elektroni treh vodikovih atomov:

.

V molekuli NH 3 nastanejo po izmenjalnem mehanizmu 3 kovalentne vezi.

2. Tvorba kompleksnega iona – amonijevega iona.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl ali NH 3 + H + = NH 4 +

Atom dušika ostane z osamljenim parom elektronov, to je dva elektrona z antiparalelnimi vrtljaji v eni atomski orbitali. Atomska orbitala vodikovega iona ne vsebuje elektronov (prazna orbitala). Ko se molekula amoniaka in vodikov ion približata drug drugemu, pride do interakcije med osamljenim parom elektronov atoma dušika in prazno orbitalo vodikovega iona. Osamljeni par elektronov postane skupen dušikovim in vodikovim atomom in nastane kemična vez v skladu z donorsko-akceptorskim mehanizmom. Atom dušika molekule amoniaka je donor, vodikov ion pa akceptor:

.

Opozoriti je treba, da so v ionu NH 4 + vse štiri vezi enakovredne in nerazločljive; zato je v ionu naboj delokaliziran (razpršen) po celotnem kompleksu.

Obravnavani primeri kažejo, da sposobnost atoma za tvorbo kovalentnih vezi določajo ne le enoelektronski, temveč tudi 2-elektronski oblaki ali prisotnost prostih orbital.

Po donorsko-akceptorskem mehanizmu nastajajo vezi v kompleksnih spojinah: - ;

2+ ;

2- itd.

Kovalentna vez ima naslednje lastnosti:

- nasičenost;

- usmerjenost;

- polarnost in polarizabilnost.

Zahvaljujoč temu nastajajo molekule anorganskih in organskih snovi. Kemična vez nastane zaradi interakcije električnih polj, ki jih ustvarjajo jedra in elektroni atomov. Zato je nastanek kovalentne kemične vezi povezan z električno naravo.

Kaj je povezava

Ta izraz se nanaša na rezultat delovanja dveh ali več atomov, ki povzroči nastanek močnega poliatomskega sistema. Glavne vrste kemičnih vezi nastanejo, ko se energija reagirajočih atomov zmanjša. V procesu nastajanja vezi poskušajo atomi dokončati svojo elektronsko ovojnico.

Vrste komunikacije

V kemiji poznamo več vrst vezi: ionske, kovalentne, kovinske. Kovalentne kemične vezi so dve vrsti: polarne in nepolarne.

Kakšen je mehanizem za njegov nastanek? Kovalentna nepolarna kemična vez nastane med atomi enakih nekovin, ki imajo enako elektronegativnost. V tem primeru nastanejo skupni elektronski pari.

Nepolarna vez

Kovalentna kemična vez je povezana z elektronegativnostjo. Za nekovine ima visoko vrednost. Med kemijsko interakcijo atomov prenos elektronov iz enega atoma v drugega ni vedno mogoč, zato se združujejo; Med atomi se pojavi prava kovalentna kemična vez. 8. razred redni šolski kurikulum vključuje podrobno obravnavo več vrst komunikacije.

Snovi, ki imajo v normalnih pogojih to vrsto vezi, so tekočine, plini in trdne snovi z nizkim tališčem.

Vrste kovalentne vezi

Poglejmo si podrobneje to vprašanje. Katere so vrste kemičnih vezi? Kovalentne vezi obstajajo v menjalni in donorno-akceptorski različici.

Za prvo vrsto je značilno darovanje enega nesparjenega elektrona s strani vsakega atoma za tvorbo skupne elektronske vezi.

Elektroni, združeni v skupno vez, morajo imeti nasprotne vrtljaje. Kot primer te vrste kovalentne vezi razmislite o vodiku. Ko se njegovi atomi približajo, njihovi elektronski oblaki prodrejo drug v drugega, kar v znanosti imenujemo prekrivanje elektronskih oblakov. Zaradi tega se elektronska gostota med jedri poveča, energija sistema pa se zmanjša.

Na minimalni razdalji se jedra vodika odbijajo, kar povzroči določeno optimalno razdaljo.

V primeru donorske akceptorske vrste kovalentne vezi ima en delec elektrone in se imenuje donor. Drugi delec ima prosto celico, v kateri se bo nahajal par elektronov.

Polarne molekule

Kako nastanejo kovalentne polarne kemične vezi? Pojavijo se v situacijah, ko imajo vezani atomi nekovin različno elektronegativnost. IN podobnih primerih skupni elektroni se nahajajo bližje atomu, katerega vrednost elektronegativnosti je višja. Kot primer kovalentne polarne vezi lahko upoštevamo vezi, ki nastanejo v molekuli vodikovega bromida. Tu so javni elektroni, ki so odgovorni za tvorbo kovalentne vezi, bližje bromu kot vodiku. Razlog za ta pojav je, da ima brom večjo elektronegativnost kot vodik.

Metode za določanje kovalentnih vezi

Kako definirati kovalentne polarne kemijske vezi? Če želite to narediti, morate poznati sestavo molekul. Če vsebuje atome različne elemente, je v molekuli polarna kovalentna vez. Nepolarne molekule vsebujejo atome enega kemičnega elementa. Med ponujenimi nalogami v sklopu šolski tečaj kemije obstajajo tudi takšni, ki vključujejo identifikacijo vrste povezave. Naloge te vrste so vključene v naloge zaključnega certificiranja iz kemije v 9. razredu, pa tudi v teste enotnega državnega izpita iz kemije v 11. razredu.

Ionska vez

Kakšna je razlika med kovalentnimi in ionskimi kemičnimi vezmi? Če so kovalentne vezi značilne za nekovine, potem ionska vez nastane med atomi, ki imajo pomembne razlike z elektronegativnostjo. To je na primer značilno za spojine elementov prve in druge skupine glavnih podskupin PS (alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine) ter elemente 6. in 7. skupine glavnih podskupin periodnega sistema (halkogeni in halogeni ).

Nastane kot posledica elektrostatične privlačnosti ionov z nasprotnimi naboji.

Značilnosti ionske vezi

Ker so polja nasprotno nabitih ionov enakomerno porazdeljena v vse smeri, lahko vsak od njih privlači delce nasprotnega predznaka. To je značilno za neusmerjenost ionske vezi.

Interakcija dveh ionov z nasprotnimi predznaki ne pomeni popolne medsebojne kompenzacije posameznih polj sile. To pomaga ohranjati sposobnost privabljanja ionov v drugih smereh, zato opazimo nenasičenost ionske vezi.

V ionski spojini ima vsak ion sposobnost, da k sebi pritegne številne druge nasprotnega predznaka, da tvorijo kristalno mrežo ionske narave. V takem kristalu ni molekul. Vsak ion je v snovi obdan z določenim številom ionov različnega predznaka.

Kovinska povezava

Ta vrsta kemična vez ima določene posamezne značilnosti. Kovine imajo presežek valenčnih orbital in pomanjkanje elektronov.

Ko se posamezni atomi združijo, se njihove valenčne orbitale prekrivajo, kar olajša prosto gibanje elektronov iz ene orbitale v drugo, kar ustvarja vez med vsemi kovinskimi atomi. Ti prosti elektroni so glavna značilnost kovinske vezi. Nima nasičenosti in usmerjenosti, saj so valenčni elektroni enakomerno porazdeljeni po kristalu. Prisotnost prostih elektronov v kovinah pojasnjuje nekatere njihove fizikalne lastnosti: kovinski sijaj, duktilnost, kovnost, toplotna prevodnost, motnost.

Vrsta kovalentne vezi

Nastane med atomom vodika in elementom, ki ima visoko elektronegativnost. Obstajajo intra- in medmolekularne vodikove vezi. Ta vrsta kovalentne vezi je najšibkejša; nastane zaradi delovanja elektrostatičnih sil. Vodikov atom ima majhen polmer in ko se ta en elektron premakne ali odda, postane vodik pozitiven ion, ki deluje na atom z visoko elektronegativnostjo.

Med značilne lastnosti ločimo kovalentne vezi: nasičenost, usmerjenost, polarizabilnost, polarnost. Vsak od teh indikatorjev ima poseben pomen za spojino, ki se tvori. Na primer, usmerjenost je določena z geometrijsko obliko molekule.

Sam izraz "kovalentna vez" izvira iz dveh latinskih besed: "co" - skupaj in "vales" - imeti silo, saj je to vez, ki nastane zaradi para elektronov, ki pripada obema hkrati (ali preprosteje povedano, vez med atomi zaradi parov elektronov, ki so jim skupni). Tvorba kovalentne vezi poteka izključno med atomi nekovin in se lahko pojavi tako v atomih molekul kot v kristalih.

Kovalent je leta 1916 prvi odkril ameriški kemik J. Lewis in je nekaj časa obstajal kot hipoteza, ideja, šele nato je bil eksperimentalno potrjen. Kaj so o tem ugotovili kemiki? In dejstvo, da je elektronegativnost nekovin lahko precej velika in je med kemijsko interakcijo dveh atomov prenos elektronov iz enega v drugega morda nemogoč, v tem trenutku se elektroni obeh atomov združijo, prava kovalentna med njimi nastane vez atomov.

Vrste kovalentne vezi

Na splošno obstajata dve vrsti kovalentnih vezi:

• menjava,
• sprejemanje darovalca.

Pri izmenjalni vrsti kovalentne vezi med atomi vsak od povezovalnih atomov prispeva en neparni elektron, da tvori elektronsko vez. V tem primeru morajo imeti ti elektroni nasprotne naboje (spinove).

Primer takšne kovalentne vezi bi bile vezi, ki se pojavljajo v molekuli vodika. Ko se vodikovi atomi združijo, njihovi elektronski oblaki prodrejo drug v drugega, v znanosti se temu reče prekrivanje elektronskih oblakov. Posledično se gostota elektronov med jedri poveča, sama se medsebojno privlačijo in energija sistema se zmanjša. Ko pa se jedra preveč približajo, se jedra začnejo odbijati in tako nastane določena optimalna razdalja med njimi.

To je bolj jasno prikazano na sliki.

Kar se tiče donorske akceptorske vrste kovalentne vezi, se pojavi, ko en delec, v v tem primeru donor predstavlja njegov elektronski par za vezavo, drugi, akceptor, pa predstavlja prosto orbitalo.

Tudi ko govorimo o vrstah kovalentnih vezi, ločimo nepolarne in polarne kovalentne vezi, o katerih bomo podrobneje pisali v nadaljevanju.

Kovalentna nepolarna vez

Definicija kovalentne nepolarne vezi je preprosta; to je vez, ki nastane med dvema enakima atomoma. Za primer tvorbe nepolarne kovalentne vezi glejte spodnji diagram.

Shema kovalentne nepolarne vezi.

V molekulah s kovalentno nepolarno vezjo se skupni elektronski pari nahajajo na enakih razdaljah od atomskih jeder. Na primer, v molekuli (v zgornjem diagramu) atomi pridobijo osemelektronsko konfiguracijo, medtem ko si delijo štiri pare elektronov.

Snovi s kovalentnimi nepolarnimi vezmi so običajno plini, tekočine ali trdne snovi z relativno nizkim tališčem.

Kovalentna polarna vez

Zdaj pa odgovorimo na vprašanje: katera vez je polarna kovalentna? Polarna kovalentna vez torej nastane, ko imajo kovalentno vezani atomi različno elektronegativnost in si dva atoma ne delita enakovredno skupnih elektronov. Večino časa so javni elektroni bližje enemu atomu kot drugemu. Primer kovalentne polarne vezi so vezi, ki nastanejo v molekuli vodikovega klorida, kjer se javni elektroni, ki so odgovorni za nastanek kovalentne vezi, nahajajo bližje atomu klora kot atomu vodika. Stvar je v tem, da je elektronegativnost klora večja od elektronegativnosti vodika.

Tako je videti diagram polarne kovalentne vezi.

Osupljiv primer snovi s polarno kovalentno vezjo je voda.

Kako definirati kovalentno vez

No, zdaj veste odgovor na vprašanje, kako določiti kovalentno polarno vez in nepolarno, za to je dovolj poznati lastnosti in kemijska formula molekule, če je ta molekula sestavljena iz atomov različnih elementov, bo vez polarna, če iz enega elementa, potem nepolarna. Pomembno si je tudi zapomniti, da se kovalentne vezi na splošno lahko pojavijo samo med nekovinami, kar je posledica samega mehanizma kovalentnih vezi, opisanega zgoraj.

Video o kovalentni vezi

In končno, video predavanje na temo našega članka, kovalentne vezi.