پیوند کووالانسی قوی ترین است. پیوند شیمیایی کووالانسی انواع پیوند شیمیایی: پیوند کووالانسی

کووالانسی، یونی و فلزی سه نوع اصلی پیوندهای شیمیایی هستند.

بیایید بیشتر بدانیم پیوند شیمیایی کووالانسی. بیایید مکانیسم وقوع آن را در نظر بگیریم. بیایید شکل گیری یک مولکول هیدروژن را به عنوان مثال در نظر بگیریم:

یک ابر کروی متقارن که توسط یک الکترون 1s تشکیل شده است، هسته یک اتم هیدروژن آزاد را احاطه کرده است. وقتی اتم‌ها تا فاصله معینی به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتال‌های آنها تا حدی همپوشانی دارند (شکل را ببینید). در نتیجه، یک ابر مولکولی دو الکترونی بین مرکز هر دو هسته ظاهر می شود که دارای حداکثر چگالی الکترونی در فضای بین هسته است. با افزایش چگالی بار منفی، نیروی جاذبه بین ابر مولکولی و هسته افزایش می یابد.

بنابراین، می بینیم که یک پیوند کووالانسی با همپوشانی ابرهای الکترونی اتم ها تشکیل می شود که با آزاد شدن انرژی همراه است. اگر فاصله بین هسته اتم های نزدیک به لمس 0.106 نانومتر باشد، پس از همپوشانی ابرهای الکترونی 0.074 نانومتر خواهد بود. هرچه همپوشانی اوربیتال های الکترونی بیشتر باشد، پیوند شیمیایی قوی تر است.

کووالانسیتماس گرفت پیوند شیمیایی که توسط جفت الکترون انجام می شود. ترکیبات با پیوند کووالانسی نامیده می شوند هومیوپولاریا اتمی.

وجود داشته باشد دو نوع پیوند کووالانسی: قطبیو غیر قطبی.

با غیر قطبی پیوند کووالانسی که توسط یک جفت الکترون مشترک ایجاد می شود، ابر الکترونی به طور متقارن با توجه به هسته های هر دو اتم توزیع می شود. یک مثال می تواند مولکول های دو اتمی باشد که از یک عنصر تشکیل شده اند: Cl 2، N 2، H 2، F 2، O 2 و سایرین، که در آنها جفت الکترون به طور مساوی به هر دو اتم تعلق دارد.

در قطب در پیوند کووالانسی، ابر الکترونی به سمت اتم با الکترونگاتیوی نسبی بالاتر جابه‌جا می‌شود. به عنوان مثال، مولکول های ترکیبات معدنی فرار مانند H 2 S، HCl، H 2 O و غیره.

شکل گیری مولکول HCl را می توان به صورت زیر نشان داد:

زیرا الکترونگاتیوی نسبی اتم کلر (2.83) بیشتر از اتم هیدروژن (2.1) است، جفت الکترون به سمت اتم کلر جابجا می شود.

علاوه بر مکانیسم تبادل برای تشکیل پیوند کووالانسی - به دلیل همپوشانی، نیز وجود دارد اهدا کننده - پذیرندهمکانیسم تشکیل آن این مکانیسمی است که در آن تشکیل یک پیوند کووالانسی به دلیل ابر دو الکترونی یک اتم (دهنده) و یک مدار آزاد اتم دیگر (پذیرنده) اتفاق می‌افتد. بیایید به مثالی از مکانیسم تشکیل آمونیوم NH 4 + نگاه کنیم. در مولکول آمونیاک، اتم نیتروژن دارای یک ابر دو الکترونی است:

یون هیدروژن دارای یک اوربیتال 1s آزاد است، بیایید آن را به صورت .

در فرآیند تشکیل یون آمونیوم، ابر دو الکترونی نیتروژن برای اتم های نیتروژن و هیدروژن رایج می شود، به این معنی که به یک ابر الکترونی مولکولی تبدیل می شود. بنابراین، پیوند کووالانسی چهارم ظاهر می شود. فرآیند تشکیل آمونیوم را می توان به صورت زیر نشان داد:

بار یون هیدروژن بین همه اتم ها پراکنده می شود و ابر دو الکترونی که متعلق به نیتروژن است با هیدروژن مشترک می شود.

آیا هیچ سوالی دارید؟ نمی دانید چگونه تکالیف خود را انجام دهید؟
برای کمک گرفتن از یک معلم خصوصی -.
درس اول رایگان است

blog.site، با کپی کامل یا جزئی از مطالب، لینک به منبع الزامی است.

اصطلاح "پیوند کووالانسی" خود از دو کلمه لاتین آمده است: "co" - به طور مشترک و "vales" - دارای قدرت، زیرا این پیوندی است که به دلیل یک جفت الکترون متعلق به هر دو در یک زمان اتفاق می افتد (یا در به عبارت ساده تر، پیوند بین اتم ها به دلیل جفت الکترون های مشترک با آنها). تشکیل پیوند کووالانسی منحصراً در بین اتم های غیر فلزات اتفاق می افتد و می تواند هم در اتم های مولکول ها و هم در کریستال ها ظاهر شود.

کووالانسی کووالانسی برای اولین بار در سال 1916 توسط شیمیدان آمریکایی J. Lewis کشف شد و مدتی در قالب یک فرضیه، یک ایده وجود داشت، تنها پس از آن به طور تجربی تأیید شد. شیمیدان ها چه چیزی در مورد او فهمیدند؟ و این واقعیت که الکترونگاتیوی غیر فلزات می تواند بسیار زیاد باشد و در طی برهمکنش شیمیایی دو اتم، انتقال الکترون ها از یکی به دیگری ممکن است غیرممکن باشد، در این لحظه است که الکترون های هر دو اتم با هم ترکیب می شوند. پیوند کووالانسی اتم ها بین آنها ایجاد می شود.

انواع پیوند کووالانسی

به طور کلی دو نوع پیوند کووالانسی وجود دارد:

• تبادل،
• اهدا کننده - پذیرنده

با نوع تبادل پیوند کووالانسی بین اتم‌ها، هر یک از اتم‌های متصل نشان‌دهنده یک الکترون جفت نشده برای تشکیل یک پیوند الکترونیکی است. در این حالت، این الکترون ها باید دارای بارهای مخالف (اسپین) باشند.

نمونه ای از چنین پیوند کووالانسی پیوندهای موجود در مولکول هیدروژن است. هنگامی که اتم های هیدروژن به یکدیگر نزدیک می شوند، ابرهای الکترونی آنها به یکدیگر نفوذ می کنند، در علم به این حالت همپوشانی ابرهای الکترونی می گویند. در نتیجه چگالی الکترون بین هسته ها افزایش می یابد، خود آنها به یکدیگر جذب می شوند و انرژی سیستم کاهش می یابد. با این حال، هنگامی که خیلی نزدیک می شوند، هسته ها شروع به دفع یکدیگر می کنند و بنابراین فاصله بهینه بین آنها وجود دارد.

این به وضوح در تصویر نشان داده شده است.

در مورد نوع پیوند کووالانسی گیرنده-دهنده، زمانی اتفاق می‌افتد که یک ذره، در این مورد دهنده، جفت الکترون خود را برای پیوند، و دومی، گیرنده، یک اوربیتال آزاد ارائه می‌دهد.

همچنین با صحبت در مورد انواع پیوندهای کووالانسی، پیوندهای کووالانسی غیرقطبی و قطبی را می توان تشخیص داد که در ادامه به تفصیل در مورد آنها خواهیم نوشت.

پیوند کووالانسی غیر قطبی

تعریف پیوند کووالانسی غیر قطبی ساده است؛ پیوندی است که بین دو اتم یکسان تشکیل می شود. نمونه ای از تشکیل پیوند کووالانسی غیر قطبی، نمودار زیر را ببینید.

نمودار یک پیوند کووالانسی غیر قطبی.

در مولکول های دارای پیوند غیرقطبی کووالانسی، جفت الکترون های مشترک در فواصل مساوی از هسته اتم ها قرار دارند. به عنوان مثال، در یک مولکول (در نمودار بالا)، اتم ها یک پیکربندی هشت الکترونی به دست می آورند، در حالی که آنها چهار جفت الکترون مشترک دارند.

مواد با پیوند کووالانسی غیر قطبی معمولاً گازها، مایعات یا جامدات نسبتاً کم ذوب هستند.

پیوند قطبی کووالانسی

حال بیایید به این سوال پاسخ دهیم که کدام پیوند قطبی کووالانسی است. بنابراین، یک پیوند قطبی کووالانسی زمانی تشکیل می‌شود که اتم‌های پیوند کووالانسی الکترونگاتیوی متفاوتی داشته باشند و الکترون‌های عمومی به طور مساوی به دو اتم تعلق نداشته باشند. اغلب اوقات، الکترون های عمومی به یک اتم نزدیکتر از اتم دیگر هستند. نمونه ای از پیوند قطبی کووالانسی پیوندی است که در یک مولکول کلرید هیدروژن رخ می دهد، جایی که الکترون های عمومی مسئول تشکیل پیوند کووالانسی نسبت به هیدروژن به اتم کلر نزدیک تر هستند. و نکته اینجاست که کلر الکترونگاتیوی بیشتری نسبت به هیدروژن دارد.

پیوند کووالانسی قطبی اینگونه به نظر می رسد.

نمونه بارز ماده ای با پیوند کووالانسی قطبی آب است.

نحوه تعیین پیوند کووالانسی

خوب، اکنون پاسخ این سوال را می دانید که چگونه یک پیوند قطبی کووالانسی را تعریف کنید، و به عنوان غیرقطبی، برای این کار کافی است خواص و فرمول شیمیایی مولکول ها را بدانید، اگر این مولکول از اتم های عناصر مختلف تشکیل شده باشد، سپس پیوند قطبی خواهد بود، اگر از یک عنصر باشد، سپس غیرقطبی است. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید که پیوندهای کووالانسی به طور کلی فقط در میان غیر فلزات می توانند رخ دهند، این به دلیل مکانیسم پیوندهای کووالانسی است که در بالا توضیح داده شد.

پیوند کووالانسی، ویدئو

و در پایان سخنرانی تصویری در مورد موضوع مقاله ما، پیوند کووالانسی.

بر کسی پوشیده نیست که شیمی یک علم نسبتاً پیچیده و متنوع است. بسیاری از واکنش های مختلف، معرف ها، مواد شیمیایی و دیگر اصطلاحات پیچیده و غیرقابل درک - همه آنها با یکدیگر تعامل دارند. اما نکته اصلی این است که ما هر روز با شیمی سر و کار داریم، فرقی نمی کند در درس به صحبت های معلم گوش دهیم و مطالب جدیدی یاد بگیریم یا چای دم کنیم که در کل این نیز یک فرآیند شیمیایی است.

می توان نتیجه گرفت که شیمی ضروری است، درک آن و دانستن نحوه عملکرد دنیای ما یا برخی از بخش های جداگانه آن جالب و علاوه بر آن مفید است.

اکنون باید با اصطلاحی به عنوان پیوند کووالانسی برخورد کنیم که اتفاقاً می تواند هم قطبی و هم غیر قطبی باشد. به هر حال، خود کلمه "کووالانس" از لاتین "co" - با هم و "vales" - دارای قدرت تشکیل شده است.

رخدادهای مدت

بیایید با این واقعیت شروع کنیم که اصطلاح کووالانسی اولین بار در سال 1919 توسط ایروینگ لانگمویر معرفی شد.برنده جایزه نوبل. مفهوم "کووالانسی" دلالت بر یک پیوند شیمیایی دارد که در آن هر دو اتم الکترون های مشترکی دارند که به آن مالکیت مشترک می گویند. بنابراین، برای مثال، با یک فلزی که در آن الکترون ها آزاد هستند، یا با یک یونی که در آن یکی به دیگری الکترون می دهد، متفاوت است. لازم به ذکر است که بین غیر فلزات تشکیل می شود.

با توجه به موارد فوق، می‌توان نتیجه‌گیری کوچکی در مورد اینکه این فرآیند چیست انجام داد. به دلیل تشکیل جفت الکترون های مشترک بین اتم ها ایجاد می شود و این جفت ها در سطوح فرعی بیرونی و پیش از بیرونی الکترون ها به وجود می آیند.

به عنوان مثال، مواد با قطب:

انواع پیوند کووالانسی

دو نوع نیز متمایز می شوند - اینها پیوندهای قطبی و بر این اساس، پیوندهای غیر قطبی هستند. ما ویژگی های هر یک از آنها را به طور جداگانه تجزیه و تحلیل خواهیم کرد.

قطبی کووالانسی - آموزش

اصطلاح "قطبی" چیست؟

معمولاً اتفاق می افتد که دو اتم دارای الکترونگاتیوی متفاوت هستند، بنابراین، الکترون های مشترک به طور یکسان به آنها تعلق ندارند، اما همیشه به یکی از دیگری نزدیکتر هستند. به عنوان مثال، یک مولکول کلرید هیدروژن، که در آن الکترون های پیوند کووالانسی نزدیکتر به اتم کلر قرار دارند، زیرا الکترونگاتیوی آن بالاتر از هیدروژن است. با این حال، در واقعیت، تفاوت در جذب الکترون به اندازه کافی برای انتقال کامل یک الکترون از هیدروژن به کلر کم است.

در نتیجه، در قطبیت، چگالی الکترون به یک الکترونگاتیو تر تغییر می کند و یک بار منفی جزئی روی آن ایجاد می شود. به نوبه خود، هسته ای که الکترونگاتیوی آن کمتر است، بر این اساس، بار مثبت جزئی دارد.

نتیجه می گیریم:قطبی بین غیرفلزهای مختلف بوجود می آید که از نظر مقدار الکترونگاتیوی متفاوت هستند و الکترونها با الکترونگاتیوی بیشتر به هسته نزدیکتر هستند.

الکترونگاتیوی - توانایی برخی اتم ها برای جذب الکترون های دیگران و در نتیجه ایجاد یک واکنش شیمیایی.

نمونه هایی از قطب کووالانسی، مواد با پیوند قطبی کووالانسی:

فرمول یک ماده با پیوند قطبی کووالانسی

کووالانسی غیرقطبی، تفاوت بین قطبی و غیر قطبی

و در نهایت، غیر قطبی، به زودی خواهیم فهمید که چیست.

تفاوت اصلی بین غیرقطبی و قطبیتقارن است اگر در مورد پیوند قطبی، الکترون‌ها نزدیک‌تر به یک اتم قرار داشته باشند، با پیوند غیرقطبی، الکترون‌ها به طور متقارن مرتب می‌شوند، یعنی نسبت به هر دو به طور مساوی.

قابل توجه است که غیرقطبی بین اتم های غیر فلزی یک عنصر شیمیایی بوجود می آید.

به عنوان مثال، مواد با پیوند کووالانسی غیر قطبی:

همچنین مجموعه ای از الکترون ها را اغلب صرفاً ابر الکترونی می نامند، بر این اساس نتیجه می گیریم که ابر الکترونی ارتباطی که یک جفت الکترون مشترک را تشکیل می دهد، به طور متقارن یا به طور مساوی نسبت به هسته های هر دو در فضا توزیع می شود.

نمونه هایی از پیوند کووالانسی غیر قطبی و طرحی برای تشکیل پیوند کووالانسی غیر قطبی

اما دانستن اینکه چگونه بین قطبی کووالانسی و غیرقطبی تشخیص داده شود نیز مفید است.

کووالانسی غیر قطبیهمیشه اتم های یک ماده هستند. H2. CL2.

این مقاله به پایان رسید، اکنون می دانیم که این فرآیند شیمیایی چیست، می دانیم چگونه آن و انواع آن را تعیین کنیم، فرمول های تشکیل مواد را می دانیم، و به طور کلی کمی بیشتر در مورد دنیای پیچیده ما، موفقیت در شیمی و تشکیل فرمول های جدید.

بسیار نادر است که مواد شیمیایی از اتم های منفرد و نامرتبط عناصر شیمیایی تشکیل شده باشند. در شرایط عادی، تنها تعداد کمی از گازها به نام گازهای نجیب چنین ساختاری دارند: هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون. اغلب، مواد شیمیایی از اتم های متفاوت تشکیل نمی شوند، بلکه از ترکیب آنها در گروه های مختلف تشکیل شده اند. چنین ترکیباتی از اتم ها می تواند شامل چندین واحد، صدها، هزاران یا حتی بیشتر اتم باشد. نیرویی که این اتم ها را در چنین گروه بندی هایی نگه می دارد نامیده می شود پیوند شیمیایی.

به عبارت دیگر، می توان گفت که پیوند شیمیایی برهمکنشی است که پیوند اتم های منفرد را به ساختارهای پیچیده تر (مولکول ها، یون ها، رادیکال ها، کریستال ها و غیره) تضمین می کند.

دلیل تشکیل پیوند شیمیایی این است که انرژی ساختارهای پیچیده تر از انرژی کل اتم های منفرد تشکیل دهنده آن کمتر است.

بنابراین، به ویژه، اگر یک مولکول XY در طول برهمکنش اتم های X و Y تشکیل شود، به این معنی است که انرژی داخلی مولکول های این ماده کمتر از انرژی داخلی اتم های فردی است که از آن تشکیل شده است:

E (XY)< E(X) + E(Y)

به همین دلیل، هنگامی که پیوندهای شیمیایی بین اتم های منفرد تشکیل می شود، انرژی آزاد می شود.

در تشکیل پیوندهای شیمیایی، الکترون های لایه الکترونی بیرونی با کمترین انرژی اتصال با هسته، به نام ظرفیت. به عنوان مثال، در بور، اینها الکترون های سطح انرژی 2 هستند - 2 الکترون در هر 2 s-اوربیتال ها و 1 در 2 پ-اوربیتال ها:

هنگامی که یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود، هر اتم تمایل به به دست آوردن یک پیکربندی الکترونیکی از اتم های گاز نجیب دارد، به عنوان مثال. به طوری که در لایه الکترونی بیرونی آن 8 الکترون (2 برای عناصر دوره اول) وجود دارد. این پدیده را قانون اکتت می نامند.

اگر اتم های منفرد در ابتدا برخی از الکترون های ظرفیت خود را با اتم های دیگر به اشتراک بگذارند، ممکن است اتم ها به پیکربندی الکترونیکی یک گاز نجیب دست یابند. در این حالت جفت الکترون های مشترک تشکیل می شوند.

بسته به درجه اجتماعی شدن الکترون ها، پیوندهای کووالانسی، یونی و فلزی را می توان تشخیص داد.

پیوند کووالانسی

پیوند کووالانسی اغلب بین اتم های عناصر غیرفلزی ایجاد می شود. اگر اتم های غیر فلزات تشکیل دهنده یک پیوند کووالانسی متعلق به عناصر شیمیایی مختلف باشند، چنین پیوندی را پیوند قطبی کووالانسی می نامند. دلیل این نام در این واقعیت نهفته است که اتم های عناصر مختلف نیز توانایی متفاوتی برای جذب یک جفت الکترون مشترک به سمت خود دارند. بدیهی است که این منجر به جابجایی جفت الکترون مشترک به سمت یکی از اتم ها می شود که در نتیجه یک بار منفی جزئی روی آن تشکیل می شود. به نوبه خود، یک بار مثبت جزئی بر روی اتم دیگر تشکیل می شود. به عنوان مثال، در یک مولکول کلرید هیدروژن، جفت الکترون از اتم هیدروژن به اتم کلر منتقل می شود:

نمونه هایی از مواد با پیوند قطبی کووالانسی:

СCl 4، H 2 S، CO 2، NH 3، SiO 2 و غیره.

یک پیوند کووالانسی غیر قطبی بین اتم های غیر فلزی یک عنصر شیمیایی تشکیل می شود. از آنجایی که اتم ها یکسان هستند، توانایی آنها برای کشیدن الکترون های مشترک یکسان است. در این رابطه هیچ جابجایی جفت الکترون مشاهده نمی شود:

مکانیسم فوق برای تشکیل پیوند کووالانسی، زمانی که هر دو اتم الکترون هایی را برای تشکیل جفت الکترون های مشترک فراهم می کنند، تبادل نامیده می شود.

همچنین مکانیسم اهداکننده-پذیرنده نیز وجود دارد.

هنگامی که یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود، یک جفت الکترون مشترک به دلیل اوربیتال پر یک اتم (با دو الکترون) و اوربیتال خالی اتم دیگر تشکیل می شود. اتمی که یک جفت الکترون مشترک را فراهم می کند، دهنده و اتمی با اوربیتال آزاد گیرنده نامیده می شود. دهنده های جفت الکترون اتم هایی هستند که دارای الکترون های جفتی هستند، به عنوان مثال، N، O، P، S.

به عنوان مثال، با توجه به مکانیسم دهنده-گیرنده، چهارمین پیوند کووالانسی N-H در کاتیون آمونیوم NH 4 + تشکیل می شود:

پیوندهای کووالانسی علاوه بر قطبیت، با انرژی نیز مشخص می شوند. انرژی پیوند حداقل انرژی لازم برای شکستن پیوند بین اتم ها است.

انرژی اتصال با افزایش شعاع اتم های محدود کاهش می یابد. از آنجایی که می دانیم شعاع اتمی در زیر گروه ها افزایش می یابد، برای مثال می توانیم نتیجه بگیریم که استحکام پیوند هالوژن-هیدروژن در این سری افزایش می یابد:

سلام< HBr < HCl < HF

همچنین، انرژی پیوند به تعدد آن بستگی دارد - هر چه تعدد پیوند بیشتر باشد، انرژی آن بیشتر است. تعدد پیوند تعداد جفت الکترون های مشترک بین دو اتم است.

پیوند یونی

پیوند یونی را می توان به عنوان حالت محدود کننده پیوند قطبی کووالانسی در نظر گرفت. اگر در یک پیوند کووالانسی-قطبی، جفت الکترون مشترک تا حدی به یکی از جفت اتم‌ها منتقل شود، در پیوند یونی تقریباً به طور کامل به یکی از اتم‌ها داده می‌شود. اتمی که الکترون (های) اهدا کرده است، بار مثبت می گیرد و تبدیل می شود کاتیونو اتمی که از آن الکترون گرفته است بار منفی می گیرد و می شود آنیون.

بنابراین، پیوند یونی پیوندی است که به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی کاتیون ها به آنیون ها ایجاد می شود.

تشکیل این نوع پیوند مشخصه برهمکنش اتم های فلزات معمولی و نافلزات معمولی است.

مثلا فلوراید پتاسیم. یک کاتیون پتاسیم در نتیجه جدا شدن یک الکترون از یک اتم خنثی به دست می آید و یک یون فلوئور با اتصال یک الکترون به اتم فلوئور تشکیل می شود:

بین یون های حاصل، نیروی جاذبه الکترواستاتیکی ایجاد می شود که در نتیجه یک ترکیب یونی تشکیل می شود.

در طول تشکیل یک پیوند شیمیایی، الکترون‌های اتم سدیم به اتم کلر منتقل شدند و یون‌هایی با بار مخالف تشکیل شدند که دارای سطح انرژی خارجی کامل هستند.

ثابت شده است که الکترون ها به طور کامل از اتم فلز جدا نمی شوند، بلکه فقط به سمت اتم کلر حرکت می کنند، مانند پیوند کووالانسی.

بیشتر ترکیبات دوتایی که حاوی اتم های فلزی هستند یونی هستند. به عنوان مثال، اکسیدها، هالیدها، سولفیدها، نیتریدها.

یک پیوند یونی بین کاتیون‌های ساده و آنیون‌های ساده (F -، Cl -، S 2-) و همچنین بین کاتیون‌های ساده و آنیون‌های پیچیده (NO 3 -، SO 4 2-، PO 4 3-، OH -) رخ می‌دهد. . بنابراین، ترکیبات یونی شامل نمک ها و بازها (Na 2 SO 4، Cu (NO 3) 2، (NH 4) 2 SO 4)، Ca (OH) 2، NaOH) هستند.

اتصال فلزی

این نوع پیوند در فلزات ایجاد می شود.

اتم های تمام فلزات دارای الکترون هایی در لایه الکترونی بیرونی هستند که انرژی اتصال کمی با هسته اتم دارند. برای اکثر فلزات، از دست دادن الکترون های خارجی از نظر انرژی مطلوب است.

با توجه به چنین برهمکنش ضعیفی با هسته، این الکترون ها در فلزات بسیار متحرک هستند و فرآیند زیر به طور مداوم در هر بلور فلزی رخ می دهد:

M 0 - ne - \u003d M n +،

که در آن M 0 یک اتم فلز خنثی است و Mn + کاتیون همان فلز. شکل زیر تصویری از فرآیندهای در حال انجام را نشان می دهد.

یعنی الکترون‌ها در امتداد کریستال فلزی "عجله" می‌کنند، از یک اتم فلز جدا می‌شوند، کاتیونی از آن تشکیل می‌دهند، به کاتیون دیگری می‌پیوندند و یک اتم خنثی تشکیل می‌دهند. این پدیده «باد الکترونیکی» نام داشت و مجموعه الکترون‌های آزاد در بلور یک اتم غیرفلزی «گاز الکترون» نام داشت. به این نوع برهمکنش بین اتم های فلز، پیوند فلزی می گویند.

پیوند هیدروژنی

اگر یک اتم هیدروژن در هر ماده ای به عنصری با الکترونگاتیوی بالا (نیتروژن، اکسیژن یا فلوئور) پیوند خورده باشد، چنین ماده ای با پدیده ای مانند پیوند هیدروژنی مشخص می شود.

از آنجایی که یک اتم هیدروژن به یک اتم الکترونگاتیو پیوند دارد، یک بار مثبت جزئی روی اتم هیدروژن و یک بار منفی جزئی بر روی اتم الکترونگاتیو تشکیل می‌شود. در این راستا، جاذبه الکترواستاتیکی بین اتم هیدروژن با بار مثبت جزئی یک مولکول و اتم الکترونگاتیو دیگری امکان پذیر می شود. به عنوان مثال، پیوند هیدروژنی برای مولکول های آب مشاهده می شود:

این پیوند هیدروژنی است که نقطه ذوب غیر عادی آب را توضیح می دهد. پیوندهای هیدروژنی قوی علاوه بر آب در موادی مانند هیدروژن فلوراید، آمونیاک، اسیدهای حاوی اکسیژن، فنل ها، الکل ها، آمین ها نیز ایجاد می شود.

داده‌های مربوط به انرژی یونیزاسیون (EI)، PEI و ترکیب مولکول‌های پایدار - مقادیر واقعی و مقایسه‌های آنها - هم اتم‌های آزاد و هم اتم‌های متصل به مولکول‌ها، به ما امکان می‌دهند بفهمیم چگونه اتم‌ها مولکول‌ها را از طریق مکانیسم پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند.

پیوند کووالانسی- (از کلمه لاتین "co" و "vales" دارای قدرت) (پیوند همو قطبی)، پیوند شیمیایی بین دو اتم که زمانی اتفاق می افتد که الکترون های متعلق به این اتم ها به اشتراک گذاشته شوند. اتم های موجود در مولکول های گازهای ساده با یک پیوند کووالانسی به هم متصل می شوند. پیوندی که در آن یک جفت الکترون مشترک وجود دارد، منفرد نامیده می شود. پیوندهای دوگانه و سه گانه نیز وجود دارد.

بیایید به چند مثال نگاه کنیم تا ببینیم چگونه می‌توانیم از قوانین خود برای تعیین تعداد پیوندهای شیمیایی کووالانسی که یک اتم می‌تواند تشکیل دهد استفاده کنیم، اگر تعداد الکترون‌های لایه بیرونی یک اتم و بار هسته آن را بدانیم. بار هسته و تعداد الکترون های لایه بیرونی به صورت تجربی تعیین شده و در جدول عناصر گنجانده شده است.

محاسبه تعداد ممکن پیوندهای کووالانسی

به عنوان مثال، بیایید تعداد پیوندهای کووالانسی که سدیم می تواند تشکیل دهد را بشماریم ( نه)آلومینیوم (ال)،فسفر (پ)و کلر ( Cl). سدیم ( نه)و آلومینیوم ( ال)به ترتیب 1 و 3 الکترون در پوسته خارجی دارند و طبق قانون اول (برای مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی از یک الکترون در لایه بیرونی استفاده می شود) می توانند تشکیل دهند: سدیم (Na)- 1 و آلومینیوم ( ال)- 3 پیوند کووالانسی. پس از تشکیل پیوندها، تعداد الکترون های روی لایه بیرونی سدیم ( نه)و آلومینیوم ( ال)به ترتیب برابر با 2 و 6 است. یعنی کمتر از حداکثر عدد (8) برای این اتم ها. فسفر ( پ)و کلر ( Cl)به ترتیب دارای 5 و 7 الکترون در لایه بیرونی هستند و با توجه به نظم دوم فوق می توانند 5 و 7 پیوند کووالانسی تشکیل دهند. مطابق با نظم چهارم، تشکیل پیوند کووالانسی، تعداد الکترون‌های لایه بیرونی این اتم‌ها 1 عدد افزایش می‌یابد. طبق نظم ششم، زمانی که پیوند کووالانسی تشکیل می‌شود، تعداد الکترون‌های پوسته خارجی تشکیل می‌شود. از اتم های پیوند خورده نمی تواند بیشتر از 8 باشد. یعنی فسفر ( پ)فقط می تواند 3 پیوند تشکیل دهد (8-5 = 3)، در حالی که کلر ( Cl)می تواند تنها یک (8-7 = 1) تشکیل دهد.

مثال:بر اساس تجزیه و تحلیل، ما دریافتیم که یک ماده خاص از اتم های سدیم تشکیل شده است (Na)و کلر ( Cl). با دانستن نظم مکانیزم تشکیل پیوندهای کووالانسی می توان گفت که سدیم ( Na) می تواند تنها 1 پیوند کووالانسی تشکیل دهد. بنابراین، می توانیم فرض کنیم که هر اتم سدیم ( نه)متصل به اتم کلر ( Cl)از طریق پیوند کووالانسی در این ماده، و اینکه این ماده از مولکول های یک اتم تشکیل شده است. NaCl. فرمول ساختاری این مولکول به صورت زیر است: Na-Cl.در اینجا خط تیره (-) به معنای پیوند کووالانسی است. فرمول الکترونیکی این مولکول را می توان به صورت زیر نشان داد:
. .
Na:Cl:
. .
مطابق با فرمول الکترونیکی، روی پوسته خارجی اتم سدیم ( نه) V NaCl 2 الکترون وجود دارد و در لایه بیرونی اتم کلر ( Cl) 8 الکترون وجود دارد در این فرمول، الکترون ها (نقاط) بین اتم های سدیم ( نه)و کلر (Cl)الکترون های پیوندی هستند از آنجایی که PEI در کلر ( Cl)برابر با 13 eV و برای سدیم (Na)برابر با 5.14 eV است، جفت پیوند الکترون ها به اتم بسیار نزدیک تر است. Clنسبت به یک اتم Na. اگر انرژی یونیزاسیون اتم هایی که مولکول را تشکیل می دهند بسیار متفاوت باشد، پیوند تشکیل شده خواهد بود قطبیپیوند کووالانسی.

بیایید یک مورد دیگر را در نظر بگیریم. بر اساس تجزیه و تحلیل، ما دریافتیم که یک ماده خاص از اتم های آلومینیوم ( ال)و اتم های کلر ( Cl). برای آلومینیوم ( ال) 3 الکترون در پوسته بیرونی وجود دارد. بنابراین می تواند 3 پیوند شیمیایی کووالانسی تشکیل دهد در حالی که کلر (Cl)، مانند مورد قبلی، می تواند تنها 1 پیوند تشکیل دهد. این ماده به صورت ارائه شده است AlCl 3و فرمول الکترونیکی آن را می توان به صورت زیر نشان داد:

شکل 3.1. فرمول الکترونیکیAlCl 3

که فرمول آن این است:
Cl - Al - Cl
Cl

این فرمول الکترونیکی نشان می دهد که AlCl 3روی پوسته بیرونی اتم های کلر ( Cl) 8 الکترون وجود دارد، در حالی که در لایه بیرونی اتم آلومینیوم ( ال)تعداد آنها 6 عدد است که با توجه به مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی، هر دو الکترون اتصال (از هر اتم یکی) وارد پوسته خارجی اتم های مقید می شوند.

پیوندهای کووالانسی چندگانه

اتم هایی که بیش از یک الکترون در لایه بیرونی دارند می توانند نه یک، بلکه چندین پیوند کووالانسی با یکدیگر تشکیل دهند. چنین اتصالاتی چندگانه نامیده می شوند (بیشتر مضرب) اتصالات نمونه هایی از این پیوندها پیوندهای مولکول های نیتروژن هستند ( ن= ن) و اکسیژن ( O=O).

پیوندی که هنگام ترکیب اتم های منفرد ایجاد می شود نامیده می شود پیوند کووالانسی هماتمی، eاگر اتم ها متفاوت باشند، پیوند نامیده می شود پیوند کووالانسی هترواتمی[پیوندهای یونانی «هومو» و «هترو» به ترتیب به معنای یکسان و متفاوت هستند].

تصور کنید یک مولکول با اتم های جفت شده در واقع چگونه به نظر می رسد. ساده ترین مولکول با اتم های جفت، مولکول هیدروژن است.