Kowalencyjne wiązanie polarne: formuła, właściwości, cechy

Wiązanie chemiczne jest oddziaływaniem cząstek (jonów lub atomów), które odbywa się w procesie wymiany elektronów na ostatnim poziomie elektronicznym. Istnieje kilka rodzajów takiego wiązania: kowalencyjne (podzielone na niepolarne i polarne) i jonowe. W tym artykule zajmiemy się pierwszym rodzajem wiązań chemicznych - kowalencyjnymi. A mówiąc dokładniej, to w jego formie polarnej.

Kowalencyjne wiązanie polarne jest wiązaniem chemicznym między walencyjnymi obłokami elektronów sąsiednich atomów. Prefiks "ko-" oznacza w tym przypadku "wspólnie", a podstawa "walenty" jest tłumaczona jako siła lub zdolność. Te dwa elektrony, które są ze sobą połączone, są nazywane parą elektronów.

Historia

Po raz pierwszy termin ten został użyty w kontekście naukowym przez laureata Nagrody Nobla, chemika Irvinga Lenngryuma. Stało się to w 1919 roku. W swojej pracy naukowiec wyjaśnił, że wiązanie, w którym elektrony są wspólne dla dwóch atomów, różni się od metalicznego lub jonowego. Wymaga to oddzielnej nazwy.

Później, już w 1927 roku, F. London i V. Heitler, biorąc cząsteczkę wodoru jako najprostszy model jako przykład cząsteczki wodoru, opisali wiązanie kowalencyjne. Zabrali się do biznesu z drugiego końca i uzasadnili swoje obserwacje za pomocą mechaniki kwantowej.

Esencja reakcji

Proces przekształcania atomowego wodoru w cząsteczkę jest typową substancją chemiczną jakość reakcji znakiem, który jest dużym uwalnianiem ciepła, gdy łączą się dwa elektrony. Wygląda to tak: dwa atomy helu zbliżają się do siebie, z których każdy ma jeden elektron na swojej orbicie. Następnie te dwie chmury łączą się i tworzą nową, podobną do skorupy helu, w której dwa elektrony już się obracają.

Ukończone pociski elektronowe są bardziej stabilne niż niekompletne, więc ich energia jest znacznie niższa niż dwóch oddzielnych atomów. Kiedy tworzy się cząsteczka, nadmiar ciepła jest rozpraszany w środowisku.

Klasyfikacja

W chemii istnieją dwa rodzaje wiązań kowalencyjnych:

1. Kowalencyjne wiązanie niepolarne, utworzone pomiędzy dwoma atomami tego samego pierwiastka niemetalicznego, takiego jak tlen, wodór, azot, węgiel.
2. Kowalencyjne wiązanie polarne powstaje pomiędzy atomami różnych niemetali. Dobrym przykładem jest cząsteczka chlorowodoru. Kiedy atomy dwóch pierwiastków łączą się ze sobą, niesparowany elektron z wodoru częściowo przechodzi na ostatni poziom elektronowy atomu chloru. Tak więc na atomie wodoru powstaje ładunek dodatni, a na atomie chloru powstaje ładunek ujemny.

Wiązanie donor-akceptor jest również rodzajem wiązania kowalencyjnego. Polega ona na tym, że jeden atom pary zapewnia oba elektrony, stając się dawcą, a atom gospodarza, odpowiednio, jest uważany za akceptor. Kiedy pomiędzy atomami powstaje wiązanie, ładunek dawcy zwiększa się o jeden, a ładunek akceptora zmniejsza się.

Komunikacja semipolarna - e e może być uważana za podgatunek akceptora-dawcy. Tylko w tym przypadku atomy są zjednoczone, z których jedno ma całkowitą orbitę elektronową (halogeny, fosfor, azot), a drugie ma dwa niesparowane elektrony (tlen). Formacja komunikacji odbywa się w dwóch etapach:

• najpierw elektron oddziela się od samotnej pary i łączy niesparowane;
• powstaje zjednoczenie pozostałych niesparowanych elektrod, to jest kowalencyjnego wiązania polarnego.

Właściwości

Polarne wiązanie kowalencyjne ma swoje własne właściwości fizykochemiczne, takie jak kierunkowość, nasycalność, polarność, polaryzowalność. Określają one charakterystykę powstałych cząsteczek.

Kierunek komunikacji zależy od przyszłości. struktura molekularna utworzona substancja, mianowicie, z geometrycznego kształtu, który tworzy dwa atomy w momencie przystąpienia.

Nasycenie wskazuje, ile wiązań kowalencyjnych może utworzyć pojedynczy atom substancji. Liczba ta jest ograniczona przez liczbę zewnętrznych orbitali atomowych.

Polarność cząsteczki powstaje, ponieważ chmura elektronowa, która jest utworzona z dwóch różnych elektronów, jest nierówna na całym jej obwodzie. Wynika to z różnicy w ładunku ujemnym w każdym z nich. Ta właściwość określa połączenie biegunowe lub niepolarne. Kiedy dwa atomy jednego elementu są połączone, chmura elektronowa jest symetryczna, co oznacza, że ​​wiązanie kowalencyjne jest niepolarne. A jeśli atomy różnych elementów są połączone, powstaje asymetryczny obłok elektronów, tak zwany moment dipolowy cząsteczki.

Polaryzowalność odzwierciedla, w jaki sposób aktywnie elektrony w przesunięciu cząsteczki pod wpływem zewnętrznych czynników fizycznych lub chemicznych, takich jak pole elektryczne lub magnetyczne, innych cząstek.

Dwie ostatnie właściwości otrzymanej cząsteczki decydują o jej zdolności do reagowania z innymi polarnymi odczynnikami.

Sigma Link i Pi Link

Tworzenie się tych wiązań zależy od gęstości rozkładu elektronów w obłoku elektronów podczas tworzenia cząsteczki.

Obecność gęstej wiązki elektronów wzdłuż osi łączącej jądra atomowe, czyli w płaszczyźnie poziomej, jest charakterystyczna dla wiązania sigma.

Wiązanie pi charakteryzuje się kondensacją chmury elektronowej na ich przecięciu, to jest powyżej i poniżej jądra atomowego.

Wizualizacja relacji w rekordach formuły

Na przykład możemy wziąć atom chloru. Jego zewnętrzny poziom elektroniki zawiera siedem elektronów. We wzorze mają trzy pary i jeden niesparowany elektron wokół oznaczenia elementu w postaci punktów.

Jeśli zarejestrujemy cząsteczkę chloru w ten sam sposób, zobaczymy, że dwa niesparowane elektrony tworzą parę, wspólną dla dwóch atomów, nazywaną dzieloną. Ponadto każdy z nich otrzymał osiem elektronów.

Reguła dubletu oktetów

Chemik Lewis, który zasugerował, jak powstaje kowalencyjne wiązanie polarne, jako pierwszy z jego kolegów sformułował zasadę wyjaśniającą stabilność atomów, gdy są one połączone w cząsteczki. Jego istota polega na tym, że wiązania chemiczne między atomami powstają w przypadku, gdy wystarczająca liczba elektronów jest wspólna dla utworzenia konfiguracja elektroniczna powtarzanie jak atomy szlachetnych pierwiastków.

Oznacza to, że przy tworzeniu cząsteczek potrzebnych do ich stabilizacji konieczne jest, aby wszystkie atomy miały całkowitą zewnętrzną strukturę poziom elektroniczny. Na przykład, atomy wodoru, łącząc się w cząsteczkę, powtarzają elektronową powłokę helu, atomy chloru, nabywają podobieństwa na poziomie elektronowym z atomem argonu.

Długość połączenia

Kowalencyjne wiązanie polarne, między innymi, charakteryzuje się pewną odległością między jądrami atomów tworzących cząsteczkę. Znajdują się w takiej odległości od siebie, przy której energia cząsteczki jest minimalna. Aby to osiągnąć, konieczne jest, aby chmury elektronów atomów zachodziły na siebie tak bardzo, jak to tylko możliwe. Istnieje bezpośredni proporcjonalny wzór między rozmiarem atomów i długim wiązaniem. Im większy atom, tym dłuższe wiązanie między jądrami.

Możliwe, że atom tworzy nie jedno, ale kilka kowalencyjnych wiązań polarnych. Następnie między rdzeniami powstają tak zwane kąty walencyjne. Mogą wynosić od dziewięćdziesięciu do stu osiemdziesięciu stopni. Określają geometryczną formułę cząsteczki.