พันธะโควาเลนต์มีความแข็งแรงที่สุด พันธะเคมีโควาเลนต์ ประเภทของพันธะเคมี: พันธะโควาเลนต์

โควาเลนต์ ไอออนิก และโลหะเป็นพันธะเคมีสามประเภทหลัก

เรามาทำความรู้จักกันให้มากขึ้นเกี่ยวกับ พันธะเคมีโควาเลนต์. พิจารณากลไกของการเกิดขึ้น มาดูการก่อตัวของโมเลกุลไฮโดรเจนเป็นตัวอย่าง:

เมฆทรงกลมสมมาตรที่เกิดจากอิเล็กตรอน 1s ล้อมรอบนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนอิสระ เมื่ออะตอมเข้าใกล้ในระยะที่กำหนด วงโคจรของพวกมันจะทับซ้อนกันบางส่วน (ดูรูป) เป็นผลให้เมฆโมเลกุลสองอิเล็กตรอนปรากฏขึ้นระหว่างศูนย์กลางของนิวเคลียสทั้งสองซึ่งมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงสุดในช่องว่างระหว่างนิวเคลียส เมื่อความหนาแน่นของประจุลบเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดระหว่างเมฆโมเลกุลและนิวเคลียสก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

ดังนั้นเราจึงเห็นว่าพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากการทับซ้อนกันของเมฆอิเล็กตรอนของอะตอม ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยพลังงาน หากระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่เข้าใกล้ก่อนสัมผัสคือ 0.106 นาโนเมตร ดังนั้นหลังจากเมฆอิเล็กตรอนทับซ้อนกันก็จะเป็น 0.074 นาโนเมตร ยิ่งการทับซ้อนกันของออร์บิทัลของอิเล็กตรอนมากเท่าใด พันธะเคมีก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น

โควาเลนต์เรียกว่า พันธะเคมีดำเนินการโดยคู่อิเล็กตรอน. สารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์เรียกว่า โฮมีโอโพลาร์หรือ อะตอม.

มีอยู่ พันธะโควาเลนต์สองประเภท: ขั้วโลกและ ไม่ใช่ขั้ว.

สำหรับผู้ที่ไม่มีขั้ว ในพันธะโควาเลนต์ เมฆอิเล็กตรอนที่เกิดจากอิเล็กตรอนคู่ร่วมมีการกระจายอย่างสมมาตรสัมพันธ์กับนิวเคลียสของอะตอมทั้งสอง ตัวอย่างคือโมเลกุลไดอะตอมมิกที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหนึ่ง: Cl 2, N 2, H 2, F 2, O 2 และอื่น ๆ ซึ่งเป็นคู่อิเล็กตรอนที่เป็นของทั้งสองอะตอมเท่ากัน

ที่ขั้วโลก ในพันธะโควาเลนต์ เมฆอิเล็กตรอนจะเลื่อนไปทางอะตอมโดยมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์สูงกว่า ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของสารประกอบอนินทรีย์ระเหยง่าย เช่น H 2 S, HCl, H 2 O และอื่นๆ

การก่อตัวของโมเลกุล HCl สามารถแสดงได้ดังนี้:

เพราะ อิเลคโตรเนกาติวีตี้สัมพัทธ์ของอะตอมคลอรีน (2.83) มากกว่าอะตอมไฮโดรเจน (2.1) คู่อิเล็กตรอนจะถูกเลื่อนไปที่อะตอมของคลอรีน

นอกจากกลไกการแลกเปลี่ยนของการสร้างพันธะโควาเลนต์ - เนื่องจากการทับซ้อนกันแล้วยังมีอีกด้วย ผู้บริจาคผู้รับกลไกการก่อตัวของมัน นี่เป็นกลไกที่ทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์เนื่องจากเมฆสองอิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่ง (ผู้บริจาค) และวงโคจรอิสระของอีกอะตอมหนึ่ง (ตัวรับ) ลองดูตัวอย่างกลไกการก่อตัวของแอมโมเนียม NH 4 + ในโมเลกุลแอมโมเนียอะตอมไนโตรเจนมีเมฆสองอิเล็กตรอน:

ไฮโดรเจนไอออนมีวงโคจรอิสระ 1 วินาที แสดงว่านี่คือ

ในระหว่างการก่อตัวของแอมโมเนียมไอออน เมฆไนโตรเจนสองอิเล็กตรอนจะกลายเป็นเมฆไนโตรเจนและอะตอมไฮโดรเจนร่วมกัน ซึ่งหมายความว่ามันจะถูกแปลงเป็นเมฆโมเลกุลอิเล็กตรอน ดังนั้นพันธะโควาเลนต์ที่สี่จึงปรากฏขึ้น คุณสามารถจินตนาการถึงกระบวนการสร้างแอมโมเนียมได้จากแผนภาพต่อไปนี้:

ประจุของไฮโดรเจนไอออนจะกระจายไปตามอะตอมทั้งหมด และเมฆอิเล็กตรอน 2 ตัวที่เป็นของไนโตรเจนก็จะถูกแบ่งปันกับไฮโดรเจน

ยังมีคำถามอยู่ใช่ไหม? ไม่รู้จะทำการบ้านยังไง?
เพื่อขอความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ -.
บทเรียนแรกฟรี!

blog.site เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มาดั้งเดิม

คำว่า "พันธะโควาเลนต์" นั้นมาจากคำภาษาละตินสองคำ: "co" - รวมกันและ "vales" - มีพลัง เนื่องจากเป็นพันธะที่เกิดขึ้นเนื่องจากคู่อิเล็กตรอนที่เป็นของทั้งสองพร้อมกัน (หรือในแง่ที่ง่ายกว่าคือพันธะ ระหว่างอะตอมเนื่องจากคู่อิเล็กตรอนที่มีร่วมกัน) การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเฉพาะในอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ และสามารถปรากฏได้ทั้งในอะตอมของโมเลกุลและผลึก

โควาเลนต์ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1916 โดยนักเคมีชาวอเมริกัน เจ. ลูอิส และดำรงอยู่เป็นสมมติฐานหรือแนวคิดมาระยะหนึ่งแล้วเท่านั้นจึงจะได้รับการยืนยันจากการทดลอง นักเคมีค้นพบอะไรเกี่ยวกับเรื่องนี้? และความจริงที่ว่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอโลหะอาจมีขนาดใหญ่มากและในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมีของสองอะตอมการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งอาจเป็นไปไม่ได้ ในขณะนี้เองที่อิเล็กตรอนของทั้งสองอะตอมรวมกันเป็นโควาเลนต์ที่แท้จริง พันธะของอะตอมเกิดขึ้นระหว่างพวกเขา

ประเภทของพันธะโควาเลนต์

โดยทั่วไปพันธะโควาเลนต์มี 2 ประเภท:

• แลกเปลี่ยน,
• การยอมรับผู้บริจาค

ในประเภทการแลกเปลี่ยนของพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอม แต่ละอะตอมที่เชื่อมต่อกันจะก่อให้เกิดอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่หนึ่งตัวเพื่อสร้างพันธะอิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะต้องมีประจุตรงกันข้าม (หมุน)

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์คือพันธะที่เกิดขึ้นในโมเลกุลไฮโดรเจน เมื่ออะตอมไฮโดรเจนมารวมกัน เมฆอิเล็กตรอนของพวกมันจะทะลุผ่านกัน ทางวิทยาศาสตร์เรียกว่าเมฆอิเล็กตรอนทับซ้อนกัน เป็นผลให้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างนิวเคลียสเพิ่มขึ้นพวกมันถูกดึงดูดซึ่งกันและกันและพลังงานของระบบลดลง อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าใกล้มากเกินไป นิวเคลียสจะเริ่มผลักกัน และระยะห่างที่เหมาะสมที่สุดระหว่างนิวเคลียสจะปรากฏขึ้น

สิ่งนี้แสดงให้เห็นชัดเจนยิ่งขึ้นในภาพ

สำหรับพันธะโควาเลนต์ประเภทผู้บริจาค-ผู้รับ มันเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคหนึ่ง (ในกรณีนี้คือผู้บริจาค) แสดงคู่อิเล็กตรอนสำหรับพันธะ และอนุภาคที่สองคือตัวรับ เป็นตัวแทนของวงโคจรอิสระ

เมื่อพูดถึงประเภทของพันธะโควาเลนต์ เราสามารถแยกแยะพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วและพันธะโควาเลนต์ได้ โดยเราจะเขียนรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

คำจำกัดความของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วนั้นง่าย ๆ คือพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมสองอะตอมที่เหมือนกัน สำหรับตัวอย่างการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้ว โปรดดูแผนภาพด้านล่าง

แผนผังของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

ในโมเลกุลที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว คู่อิเล็กตรอนทั่วไปจะอยู่ห่างจากนิวเคลียสของอะตอมเท่ากัน ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุล (ในแผนภาพด้านบน) อะตอมจะมีโครงสร้างแบบแปดอิเล็กตรอน ในขณะที่อะตอมมีอิเล็กตรอนร่วมกันสี่คู่

สารที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วมักเป็นก๊าซ ของเหลว หรือของแข็งที่ละลายได้ค่อนข้างต่ำ

พันธะขั้วโลกโควาเลนต์

ทีนี้ลองตอบคำถาม: พันธะใดเป็นโควาเลนต์มีขั้ว? ดังนั้นพันธะโควาเลนต์มีขั้วจึงเกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่ถูกพันธะโควาเลนต์มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกัน และอะตอมทั้งสองมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน โดยส่วนใหญ่แล้วอิเล็กตรอนสาธารณะจะอยู่ใกล้กับอะตอมหนึ่งมากกว่าอีกอะตอมหนึ่ง ตัวอย่างของพันธะขั้วโลกโควาเลนต์คือพันธะที่เกิดขึ้นในโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์ โดยที่อิเล็กตรอนสาธารณะที่รับผิดชอบในการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์นั้นตั้งอยู่ใกล้กับอะตอมของคลอรีนมากกว่าอะตอมไฮโดรเจน ประเด็นก็คืออิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของคลอรีนมีค่ามากกว่าไฮโดรเจน

นี่คือแผนภาพของพันธะโควาเลนต์เชิงขั้ว

ตัวอย่างที่เด่นชัดของสารที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้วคือน้ำ

วิธีการกำหนดพันธะโควาเลนต์

ตอนนี้คุณรู้คำตอบสำหรับคำถามว่าจะกำหนดพันธะโควาเลนต์ได้อย่างไรและในฐานะที่ไม่ใช่ขั้วด้วยเหตุนี้มันก็เพียงพอที่จะรู้คุณสมบัติและสูตรทางเคมีของโมเลกุลหากโมเลกุลนี้ประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกัน องค์ประกอบต่างๆ พันธะจะเป็นขั้ว ถ้ามาจากธาตุเดียวก็จะไม่ใช่ขั้ว สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าพันธะโควาเลนต์โดยทั่วไปสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับอโลหะเท่านั้น นี่เป็นเพราะกลไกของพันธะโควาเลนต์ที่อธิบายไว้ข้างต้น

วีดีโอ พันธะโควาเลนต์

และสุดท้าย วิดีโอบรรยายในหัวข้อบทความของเรา พันธะโควาเลนต์

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างซับซ้อนและมีความหลากหลาย ปฏิกิริยา รีเอเจนต์ สารเคมี และคำศัพท์ที่ซับซ้อนและน่าสับสนอื่นๆ มากมาย ล้วนมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน แต่สิ่งสำคัญคือเราจัดการกับวิชาเคมีทุกวัน ไม่ว่าเราจะฟังครูในชั้นเรียนและเรียนรู้เนื้อหาใหม่ๆ หรือชงชา ซึ่งโดยทั่วไปก็เป็นกระบวนการทางเคมีเช่นกัน

ก็สรุปได้ว่า คุณเพียงแค่ต้องรู้เคมีการทำความเข้าใจและการรู้ว่าโลกของเราหรือบางส่วนของมันทำงานอย่างไรนั้นน่าสนใจและยังมีประโยชน์อีกด้วย

ตอนนี้เราต้องจัดการกับคำเช่นพันธะโควาเลนต์ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งแบบมีขั้วหรือไม่มีขั้วก็ได้ อย่างไรก็ตาม คำว่า "โควาเลนต์" นั้นมาจากภาษาละตินว่า "co" - รวมกันและ "vales" - มีพลัง

การปรากฏตัวของคำ

เริ่มจากความจริงที่ว่า คำว่า "โควาเลนต์" ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี 1919 โดย Irving Langmuir -ผู้ได้รับรางวัลโนเบล. แนวคิดของ "โควาเลนต์" หมายถึงพันธะเคมีที่อะตอมทั้งสองใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน ซึ่งเรียกว่าการครอบครองร่วมกัน ดังนั้น มันจึงแตกต่าง เช่น จากโลหะซึ่งมีอิเล็กตรอนอิสระ หรือจากไอออนิกที่ตัวหนึ่งให้อิเล็กตรอนแก่อีกตัวหนึ่งโดยสมบูรณ์ ควรสังเกตว่ามันถูกสร้างขึ้นระหว่างอโลหะ

จากข้อมูลข้างต้น เราสามารถสรุปได้เล็กๆ น้อยๆ ว่ากระบวนการนี้เป็นอย่างไร มันเกิดขึ้นระหว่างอะตอมเนื่องจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนทั่วไป และคู่เหล่านี้เกิดขึ้นที่ระดับย่อยของอิเล็กตรอนภายนอกและก่อนภายนอก

ตัวอย่าง สารที่มีขั้ว:

ประเภทของพันธะโควาเลนต์

นอกจากนี้ยังมีสองประเภท: พันธะมีขั้วและตามนั้นคือพันธะไม่มีขั้ว เราจะวิเคราะห์คุณสมบัติของแต่ละรายการแยกกัน

การก่อตัวของขั้วโควาเลนต์

คำว่า "ขั้วโลก" หมายถึงอะไร?

สิ่งที่มักจะเกิดขึ้นคืออะตอมสองอะตอมมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกัน ดังนั้นอิเล็กตรอนที่พวกมันมีร่วมกันจึงไม่เท่ากัน แต่จะอยู่ใกล้กับอะตอมหนึ่งมากกว่าอีกอะตอมหนึ่งเสมอ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งอิเล็กตรอนของพันธะโควาเลนต์ตั้งอยู่ใกล้กับอะตอมของคลอรีน เนื่องจากอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ของมันจะสูงกว่าไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง แรงดึงดูดของอิเล็กตรอนแตกต่างกันเล็กน้อยพอที่จะทำให้เกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโดยสมบูรณ์จากไฮโดรเจนไปยังคลอรีนได้

เป็นผลให้เมื่อมีขั้ว ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนเป็นอิเลคโตรเนกาติตีที่มากกว่าและมีประจุลบบางส่วนปรากฏขึ้น ในทางกลับกัน นิวเคลียสซึ่งมีอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่ำกว่าจะพัฒนา จึงมีประจุบวกบางส่วนตามมา

เราสรุป:ขั้วเกิดขึ้นระหว่างอโลหะที่แตกต่างกันซึ่งมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกัน และอิเล็กตรอนจะตั้งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากขึ้นโดยมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่า

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมบางชนิดในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น ซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี

ตัวอย่างของขั้วโควาเลนต์, สารที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว:

สูตรของสารที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว

โควาเลนต์ไม่มีขั้ว ความแตกต่างระหว่างขั้วและไม่มีขั้ว

และสุดท้าย ไม่ใช่ขั้ว เราจะได้รู้ว่ามันคืออะไร

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไม่มีขั้วและขั้ว- นี่คือความสมมาตร หากในกรณีของพันธะขั้ว อิเล็กตรอนอยู่ใกล้อะตอมหนึ่งมากขึ้น ดังนั้นในพันธะที่ไม่มีขั้ว อิเล็กตรอนจะอยู่ในตำแหน่งสมมาตร นั่นคือ สัมพันธ์กับทั้งสองเท่าๆ กัน

เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่มีขั้วเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่ไม่ใช่โลหะขององค์ประกอบทางเคมีชนิดเดียว

เช่น, สารที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว:

นอกจากนี้ กลุ่มของอิเล็กตรอนมักเรียกง่ายๆ ว่าเมฆอิเล็กตรอน โดยอาศัยเหตุนี้ เราจึงสรุปได้ว่ากลุ่มเมฆอิเล็กทรอนิกส์ในการสื่อสาร ซึ่งก่อตัวเป็นคู่อิเล็กตรอนทั่วไป มีการกระจายในอวกาศอย่างสมมาตร หรือสัมพันธ์กับนิวเคลียสของทั้งสองเท่าๆ กัน

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วและรูปแบบการสร้างพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

แต่ก็มีประโยชน์เช่นกันที่จะทราบวิธีแยกแยะระหว่างขั้วโควาเลนต์กับไม่มีขั้ว

โควาเลนต์ไม่มีขั้ว- สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นอะตอมของสารชนิดเดียวกันเสมอ H2. ซีแอล2.

บทความนี้สิ้นสุดลงแล้ว ตอนนี้เรารู้แล้วว่ากระบวนการทางเคมีนี้คืออะไร เรารู้วิธีให้คำจำกัดความและความหลากหลายของมัน เรารู้สูตรสำหรับการก่อตัวของสาร และโดยทั่วไปแล้ว อีกเล็กน้อยเกี่ยวกับโลกที่ซับซ้อนของเรา ประสบความสำเร็จใน เคมีและการเกิดสูตรใหม่

เป็นเรื่องยากมากที่สารเคมีจะประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ภายใต้สภาวะปกติ มีก๊าซจำนวนเล็กน้อยที่เรียกว่าก๊าซมีตระกูลเท่านั้นที่มีโครงสร้างดังนี้ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน ส่วนใหญ่แล้วสารเคมีไม่ได้ประกอบด้วยอะตอมที่แยกได้ แต่รวมตัวกันเป็นกลุ่มต่างๆ การรวมตัวกันของอะตอมดังกล่าวสามารถนับจำนวนอะตอมได้ไม่กี่ ร้อย พัน หรือแม้แต่มากกว่านั้นด้วยซ้ำ แรงที่ยึดอะตอมเหล่านี้ในกลุ่มดังกล่าวเรียกว่า พันธะเคมี.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราสามารถพูดได้ว่าพันธะเคมีคือปฏิกิริยาที่เชื่อมโยงอะตอมแต่ละอะตอมเข้ากับโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น (โมเลกุล ไอออน อนุมูล ผลึก ฯลฯ)

สาเหตุของการเกิดพันธะเคมีก็คือพลังงานของโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่านั้นน้อยกว่าพลังงานรวมของแต่ละอะตอมที่ก่อตัวขึ้นมา

โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากปฏิสัมพันธ์ของอะตอม X และ Y ก่อให้เกิดโมเลกุล XY นั่นหมายความว่าพลังงานภายในของโมเลกุลของสารนี้ต่ำกว่าพลังงานภายในของอะตอมแต่ละตัวที่มันถูกสร้างขึ้น:

อี(XY)< E(X) + E(Y)

ด้วยเหตุนี้ เมื่อพันธะเคมีเกิดขึ้นระหว่างแต่ละอะตอม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา

อิเล็กตรอนของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกที่มีพลังงานยึดเกาะกับนิวเคลียสต่ำที่สุดเรียกว่า ความจุ. ตัวอย่างเช่น ในโบรอน สิ่งเหล่านี้คืออิเล็กตรอนของระดับพลังงานที่ 2 - 2 อิเล็กตรอนต่อ 2 ส-ออร์บิทัลและ 1 คูณ 2 พี-ออร์บิทัล:

เมื่อพันธะเคมีเกิดขึ้น แต่ละอะตอมมีแนวโน้มที่จะได้รับการจัดโครงแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมของก๊าซมีตระกูล เช่น เพื่อให้มีอิเล็กตรอน 8 ตัวอยู่ในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก (2 ตัวสำหรับองค์ประกอบของคาบแรก) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ากฎออคเต็ต

เป็นไปได้ที่อะตอมจะมีโครงสร้างอิเล็กตรอนของก๊าซมีตระกูลได้หากอะตอมเดี่ยวเริ่มแรกใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนบางส่วนร่วมกับอะตอมอื่น ในกรณีนี้จะเกิดคู่อิเล็กตรอนทั่วไปขึ้น

ขึ้นอยู่กับระดับการแบ่งปันอิเล็กตรอน พันธะโควาเลนต์ ไอออนิก และโลหะสามารถแยกแยะได้

พันธะโควาเลนต์

พันธะโควาเลนต์มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะ หากอะตอมของอโลหะที่สร้างพันธะโควาเลนต์เป็นขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน พันธะดังกล่าวจะเรียกว่าพันธะโควาเลนต์มีขั้ว เหตุผลของชื่อนี้ก็คืออะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ มีความสามารถที่แตกต่างกันในการดึงดูดคู่อิเล็กตรอนทั่วไป เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้นำไปสู่การกระจัดของคู่อิเล็กตรอนทั่วไปไปยังอะตอมตัวใดตัวหนึ่งซึ่งเป็นผลมาจากประจุลบบางส่วนเกิดขึ้น ในทางกลับกัน ประจุบวกบางส่วนจะเกิดขึ้นบนอะตอมอีกอะตอมหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์ คู่อิเล็กตรอนจะถูกเปลี่ยนจากอะตอมไฮโดรเจนไปเป็นอะตอมของคลอรีน:

ตัวอย่างของสารที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว:

CCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2 ฯลฯ

พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่ไม่ใช่โลหะขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน เนื่องจากอะตอมเหมือนกัน ความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันก็เหมือนกัน ในเรื่องนี้ ไม่มีการกระจัดของคู่อิเล็กตรอน:

กลไกข้างต้นสำหรับการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ เมื่อทั้งสองอะตอมให้อิเล็กตรอนเพื่อสร้างคู่อิเล็กตรอนร่วม เรียกว่าการแลกเปลี่ยน

นอกจากนี้ยังมีกลไกการรับผู้บริจาค

เมื่อพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากกลไกของผู้บริจาค-ผู้รับ คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะเกิดขึ้นเนื่องจากการเติมเต็มวงโคจรของอะตอมหนึ่ง (ที่มีอิเล็กตรอนสองตัว) และวงโคจรว่างของอีกอะตอมหนึ่ง อะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียวเรียกว่าผู้บริจาค และอะตอมที่มีวงโคจรว่างเรียกว่าตัวรับ อะตอมที่มีคู่อิเล็กตรอน เช่น N, O, P, S ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน

ตัวอย่างเช่นตามกลไกของผู้บริจาค - ผู้รับพันธะโควาเลนต์ N-H ที่สี่เกิดขึ้นในแอมโมเนียมไอออนบวก NH 4 +:

นอกจากขั้วแล้ว พันธะโควาเลนต์ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานอีกด้วย พลังงานพันธะคือพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการทำลายพันธะระหว่างอะตอม

พลังงานยึดเหนี่ยวจะลดลงเมื่อรัศมีของอะตอมที่ถูกพันธะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเรารู้ว่ารัศมีอะตอมเพิ่มขึ้นตามกลุ่มย่อย เราสามารถสรุปได้ว่าความแข็งแรงของพันธะฮาโลเจน-ไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นตามลำดับ:

สวัสดี< HBr < HCl < HF

นอกจากนี้ พลังงานของพันธะยังขึ้นอยู่กับหลายหลากของมัน ยิ่งพันธะหลายหลากมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความหลากหลายของพันธะหมายถึงจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันระหว่างสองอะตอม

พันธะไอออนิก

พันธะไอออนิกถือได้ว่าเป็นกรณีที่รุนแรงของพันธะโควาเลนต์มีขั้ว หากในพันธะโควาเลนต์-ขั้ว คู่อิเล็กตรอนทั่วไปถูกเลื่อนบางส่วนไปยังอะตอมคู่ใดคู่หนึ่ง ดังนั้นในพันธะไอออนิก มันจะ "มอบ" ให้กับอะตอมตัวใดตัวหนึ่งเกือบทั้งหมด อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนจะได้รับประจุบวกและกลายเป็น ไอออนบวกและอะตอมที่ดึงอิเล็กตรอนออกมาจะมีประจุลบและกลายเป็น ประจุลบ.

ดังนั้นพันธะไอออนิกจึงเป็นพันธะที่เกิดขึ้นจากการดึงดูดไฟฟ้าสถิตของแคตไอออนต่อแอนไอออน

การก่อตัวของพันธะประเภทนี้เป็นเรื่องปกติในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างอะตอมของโลหะทั่วไปและอโลหะทั่วไป

ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมฟลูออไรด์ โพแทสเซียมไอออนเกิดขึ้นจากการกำจัดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวออกจากอะตอมที่เป็นกลาง และไอออนของฟลูออรีนนั้นเกิดจากการเติมอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเข้าไปในอะตอมของฟลูออรีน:

แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างไอออนที่เกิดขึ้น ทำให้เกิดสารประกอบไอออนิก

เมื่อเกิดพันธะเคมี อิเล็กตรอนจากอะตอมโซเดียมจะผ่านไปยังอะตอมของคลอรีนและไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันจะเกิดขึ้น ซึ่งมีระดับพลังงานภายนอกที่สมบูรณ์

เป็นที่ยอมรับกันว่าอิเล็กตรอนจากอะตอมของโลหะไม่ได้ถูกแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ แต่จะถูกเลื่อนไปทางอะตอมของคลอรีนเท่านั้น เช่นเดียวกับในพันธะโควาเลนต์

สารประกอบไบนารีส่วนใหญ่ที่มีอะตอมของโลหะเป็นไอออนิก ตัวอย่างเช่น ออกไซด์ เฮไลด์ ซัลไฟด์ ไนไตรด์

พันธะไอออนิกยังเกิดขึ้นระหว่างแคตไอออนเชิงเดี่ยวกับแอนไอออนเชิงซ้อน (F −, Cl −, S 2-) เช่นเดียวกับระหว่างแคตไอออนเชิงซ้อนกับแอนไอออนเชิงซ้อน (NO 3 −, SO 4 2-, PO 4 3-, OH −) ดังนั้นสารประกอบไอออนิกจึงประกอบด้วยเกลือและเบส (Na 2 SO 4, Cu(NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca(OH) 2, NaOH)

การเชื่อมต่อโลหะ

พันธะประเภทนี้ก่อตัวขึ้นในโลหะ

อะตอมของโลหะทุกชนิดมีอิเล็กตรอนอยู่ในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกซึ่งมีพลังงานยึดเหนี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมต่ำ สำหรับโลหะส่วนใหญ่ กระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนภายนอกเป็นไปในทางที่ดี

เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอกับนิวเคลียส อิเล็กตรอนเหล่านี้ในโลหะจึงเคลื่อนที่ได้มากและกระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในผลึกโลหะแต่ละอัน:

М 0 — เน − = M n + ,

โดยที่ M 0 เป็นอะตอมของโลหะที่เป็นกลาง และ M n + ไอออนบวกของโลหะชนิดเดียวกัน รูปด้านล่างแสดงภาพประกอบของกระบวนการที่เกิดขึ้น

นั่นคืออิเล็กตรอนจะ "พุ่ง" ข้ามผลึกโลหะ โดยแยกออกจากอะตอมของโลหะหนึ่ง ก่อตัวเป็นไอออนบวกจากนั้นไปรวมตัวกับไอออนบวกอีกตัวหนึ่ง ก่อตัวเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "ลมอิเล็กตรอน" และการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนอิสระในผลึกของอะตอมที่ไม่ใช่โลหะเรียกว่า "ก๊าซอิเล็กตรอน" ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของโลหะประเภทนี้เรียกว่าพันธะโลหะ

พันธะไฮโดรเจน

ถ้าอะตอมไฮโดรเจนในสารถูกสร้างพันธะกับองค์ประกอบที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูง (ไนโตรเจน ออกซิเจน หรือฟลูออรีน) สารนั้นจะมีลักษณะเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจน

เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนถูกพันธะกับอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติวิตี ประจุบวกบางส่วนจึงเกิดขึ้นบนอะตอมไฮโดรเจน และประจุลบบางส่วนจะเกิดขึ้นบนอะตอมของธาตุอิเล็กโตรเนกาติตี ในเรื่องนี้ แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นได้ระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกบางส่วนของโมเลกุลหนึ่งกับอะตอมของอีกโมเลกุลหนึ่ง ตัวอย่างเช่น สังเกตพันธะไฮโดรเจนสำหรับโมเลกุลของน้ำ:

มันคือพันธะไฮโดรเจนที่อธิบายจุดหลอมเหลวของน้ำที่สูงผิดปกติ นอกจากน้ำแล้ว พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งยังเกิดขึ้นในสารต่างๆ เช่น ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ แอมโมเนีย กรดที่มีออกซิเจน ฟีนอล แอลกอฮอล์ และเอมีน

ข้อมูลเกี่ยวกับพลังงานไอออไนเซชัน (IE), PEI และองค์ประกอบของโมเลกุลที่เสถียร - ค่าจริงและการเปรียบเทียบ - ทั้งอะตอมอิสระและอะตอมที่จับกันเป็นโมเลกุลช่วยให้เราเข้าใจว่าอะตอมก่อตัวเป็นโมเลกุลผ่านกลไกของพันธะโควาเลนต์ได้อย่างไร

พันธะโควาเลนต์- (จากภาษาละติน “co” รวมกันและ “vales” ที่มีแรง) (พันธะโฮมโอโพลาร์) พันธะเคมีระหว่างอะตอมสองอะตอมที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมเหล่านี้ถูกใช้ร่วมกัน อะตอมในโมเลกุลของก๊าซเชิงเดี่ยวเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ พันธะที่มีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งใช้ร่วมกันเรียกว่าพันธะเดี่ยว นอกจากนี้ยังมีพันธะคู่และพันธะสามด้วย

ลองดูตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ เพื่อดูว่าเราจะใช้กฎของเราในการกำหนดจำนวนพันธะเคมีโควาเลนต์ที่อะตอมสามารถสร้างขึ้นได้อย่างไร ถ้าเราทราบจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกของอะตอมที่กำหนดและประจุบนนิวเคลียสของมัน ประจุของนิวเคลียสและจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกถูกกำหนดโดยการทดลองและรวมอยู่ในตารางองค์ประกอบ

การคำนวณจำนวนพันธะโควาเลนต์ที่เป็นไปได้

ตัวอย่างเช่น ลองนับจำนวนพันธะโควาเลนต์ที่สามารถสร้างโซเดียมได้ ( นา)อลูมิเนียม (อัล)ฟอสฟอรัส (ป)และคลอรีน ( ซีแอล). โซเดียม ( นา)และอลูมิเนียม ( อัล)มีอิเล็กตรอน 1 และ 3 ตัวในเปลือกนอกตามลำดับและตามกฎข้อแรก (สำหรับกลไกของการสร้างพันธะโควาเลนต์จะใช้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวในเปลือกนอก) พวกมันสามารถสร้าง: โซเดียม (นา)- 1 และอะลูมิเนียม ( อัล)- 3 พันธะโควาเลนต์ หลังจากเกิดพันธะ จำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกของโซเดียม ( นา)และอลูมิเนียม ( อัล)เท่ากับ 2 และ 6 ตามลำดับ กล่าวคือน้อยกว่าจำนวนสูงสุด (8) สำหรับอะตอมเหล่านี้ ฟอสฟอรัส ( ป)และคลอรีน ( ซีแอล)มีอิเล็กตรอน 5 และ 7 ตัวบนเปลือกนอกตามลำดับ และตามกฎข้อที่สองข้างต้น พวกมันสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้ 5 และ 7 ตัว ตามกฎข้อที่สี่ การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ จำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอกของอะตอมเหล่านี้จะเพิ่มขึ้น 1 ตามกฎข้อที่หก เมื่อมีการสร้างพันธะโควาเลนต์ จำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอก ของอะตอมที่ถูกพันธะต้องไม่เกิน 8 กล่าวคือ ฟอสฟอรัส ( ป)สามารถสร้างพันธะได้เพียง 3 พันธะ (8-5 = 3) ในขณะที่คลอรีน ( ซีแอล)สามารถสร้างได้เพียงอันเดียว (8-7 = 1)

ตัวอย่าง:จากการวิเคราะห์ เราค้นพบว่าสารบางชนิดประกอบด้วยอะตอมของโซเดียม (นา)และคลอรีน ( ซีแอล). เมื่อทราบถึงความสม่ำเสมอของกลไกการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เราสามารถพูดได้ว่า โซเดียม ( นา) สามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์ได้เพียง 1 พันธะเท่านั้น ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าแต่ละอะตอมของโซเดียม ( นา)จับกับอะตอมของคลอรีน ( ซีแอล)ผ่านพันธะโควาเลนต์ในสารนี้ และสารนี้ประกอบด้วยโมเลกุลของอะตอม โซเดียมคลอไรด์. สูตรโครงสร้างของโมเลกุลนี้: Na-Clในที่นี้ขีดกลาง (-) หมายถึงพันธะโควาเลนต์ สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลนี้สามารถแสดงได้ดังนี้:
. .
นา:Cl:
. .
ตามสูตรอิเล็กทรอนิกส์ บนเปลือกนอกของอะตอมโซเดียม ( นา)วี โซเดียมคลอไรด์มีอิเล็กตรอน 2 ตัว และที่เปลือกนอกของอะตอมคลอรีน ( ซีแอล)มีอิเล็กตรอน 8 ตัว ในสูตรนี้ อิเล็กตรอน (จุด) ระหว่างอะตอมโซเดียม ( นา)และ คลอรีน (ซีแอล)เป็นพันธะอิเล็กตรอน เนื่องจากค่า PEI ของคลอรีน ( ซีแอล)มีค่าเท่ากับ 13 eV และสำหรับโซเดียม (นา)มีค่าเท่ากับ 5.14 eV ซึ่งเป็นคู่พันธะของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับอะตอมมากขึ้น Clมากกว่าที่จะเป็นอะตอม นา. หากพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมที่สร้างโมเลกุลนั้นแตกต่างกันมาก พันธะที่เกิดขึ้นก็จะเป็น ขั้วโลกพันธะโควาเลนต์

ลองพิจารณาอีกกรณีหนึ่ง จากการวิเคราะห์ เราค้นพบว่าสารบางชนิดประกอบด้วยอะตอมของอะลูมิเนียม ( อัล)และอะตอมของคลอรีน ( ซีแอล). ในอลูมิเนียม ( อัล)มีอิเล็กตรอน 3 ตัวอยู่ในเปลือกนอก ดังนั้นจึงสามารถสร้างพันธะเคมีโควาเลนต์ได้ 3 ตัวในขณะที่ คลอรีน (ซีแอล)ดังเช่นในกรณีก่อนหน้านี้ สามารถสร้างพันธะได้เพียง 1 พันธะเท่านั้น สารนี้จะแสดงเป็น AlCl3และสูตรอิเล็กทรอนิกส์สามารถแสดงได้ดังนี้:

รูปที่ 3.1. สูตรอิเล็กทรอนิกส์AlCl 3

ซึ่งมีสูตรโครงสร้างดังนี้
แคล - อัล - แคล
Cl

สูตรอิเล็กทรอนิกส์นี้แสดงให้เห็นว่า AlCl3บนเปลือกนอกของอะตอมคลอรีน ( Cl) มีอิเล็กตรอน 8 ตัว ในขณะที่เปลือกนอกของอะตอมอะลูมิเนียม ( อัล)มี 6 ตัว ตามกลไกการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์อิเล็กตรอนทั้งสองที่มีพันธะ (หนึ่งตัวจากแต่ละอะตอม) จะไปที่เปลือกนอกของอะตอมที่ถูกพันธะ

พันธะโควาเลนต์หลายตัว

อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวในเปลือกนอกไม่สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้หลายพันธะต่อกัน การเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าหลายรายการ (บ่อยกว่านั้น) ทวีคูณ) การเชื่อมต่อ ตัวอย่างของพันธะดังกล่าวคือพันธะของโมเลกุลไนโตรเจน ( เอ็น= เอ็น) และออกซิเจน ( โอ=โอ).

พันธะที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมเดี่ยวมารวมกันเรียกว่า พันธะโควาเลนต์แบบโฮโมอะตอมมิก เช่นถ้าอะตอมต่างกันก็จะเรียกว่าพันธะ พันธะโควาเลนต์เฮเทอโรอะตอม[คำนำหน้าภาษากรีก "homo" และ "hetero" ตามลำดับแปลว่าเหมือนและแตกต่าง]

ลองจินตนาการดูว่าจริงๆ แล้วโมเลกุลที่มีอะตอมคู่กันมีลักษณะเป็นอย่างไร โมเลกุลที่ง่ายที่สุดที่มีอะตอมคู่กันคือโมเลกุลไฮโดรเจน