КОВАЛЕНТНА ВРЪЗКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СВОЙСТВА И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На връзки ковалентни са тип връзка между атоми, образуващи молекули чрез споделяне на електронни двойки. Тези връзки, които представляват сравнително стабилен баланс между всеки вид, позволяват на всеки атом да постигне стабилността на своята електронна конфигурация.

Тези връзки са формирани в единични, двойни или тройни версии и имат полярни и неполярни знаци. Атомите могат да привлекат други видове, като по този начин позволяват образуването на химически съединения. Това съединение може да се случи от различни сили, генерира слабо или силно привличане, йонни характери или обмен на електрон.

Ковалентните облигации се считат за "силни" връзки. За разлика от други силни връзки (йонни връзки), ковалентните обикновено се срещат в неметални атоми и в тези, които имат сходни афинитети към електрони (подобни електронегативи), което прави ковалентните връзки слаби и се нуждаят от по-малко енергия, за да се разрушат.

В този тип връзка обикновено се прилага т. Нар. Правило за октет за оценка на броя на атомите, които трябва да се споделят: това правило гласи, че всеки атом в молекула изисква 8 валентни електрона, за да останат стабилни. Чрез споделянето те трябва да постигнат загуба или печалба на електрони между видовете.

характеристики

Ковалентните връзки се влияят от електроотрицателното свойство на всеки от атомите, участващи във взаимодействието на електронните двойки; Когато имате атом със значително по-висока електроотрицателност от другия атом в кръстовището, ще се образува полярна ковалентна връзка.

Когато обаче и двата атома имат сходно електроотрицателно свойство, ще се образува неполярна ковалентна връзка. Това се случва, защото електроните от най-електронегативните видове ще бъдат повече свързани с този атом, отколкото в случая с този с най-малка електронегативност.

Заслужава да се отбележи, че никоя ковалентна връзка не е напълно егалитарна, освен ако двата участващи атома не са идентични (и по този начин имат една и съща електроотрицателност).

Видът на ковалентната връзка зависи от разликата в електроотрицателността между видовете, където стойност между 0 и 0,4 води до неполярна връзка, а разлика от 0,4 до 1,7 води до полярна връзка (Йонните връзки се появяват от 1.7).

Неполярна ковалентна връзка

Неполярната ковалентна връзка се генерира, когато електроните са разделени по равно между атомите. Това обикновено се случва, когато двата атома имат сходен или равен електронен афинитет (един и същи вид). Колкото по-подобни са стойностите на афинитета на електроните между участващите атоми, толкова по-силно е полученото привличане.

Това обикновено се среща в газови молекули, известни още като диатомични елементи. Неполярните ковалентни връзки работят със същата природа като полярните (атомът с по-висока електроотрицателност ще привлече по-силно електрона или електроните на другия атом).

Въпреки това, в диатомичните молекули електроотрицателностите се отменят, защото са равни, което води до нулев заряд.

Неполярните връзки са от решаващо значение в биологията: те спомагат за формирането на кислородните и пептидни връзки, които се наблюдават във веригите на аминокиселини. Молекулите с голям брой неполярни връзки обикновено са хидрофобни.

Полярна ковалентна връзка

Полярната ковалентна връзка възниква, когато има неравномерно споделяне на електрони между двата вида, участващи в обединението. В този случай един от двата атома има значително по-висока електроотрицателност от другия и поради тази причина ще привлече повече електрони от съединението.

Получената молекула ще има леко положителна страна (тази с най-ниска електроотрицателност) и леко отрицателна страна (с атома с най-висока електронегативност). Той също така ще има електростатичен потенциал, като дава на съединението способността слабо да се свързва с други полярни съединения.

Най-честите полярни връзки са тези на водород с повече електроотрицателни атоми да образуват съединения като вода (H ₂ O).

Имоти

В структурите на ковалентните връзки се вземат предвид серия от свойства, които участват в изследването на тези връзки и помагат да се разбере този феномен на споделяне на електрон:

Правило на октет

Правилото на октета е формулирано от американския физик и химик Гилбърт Нютон Луис, въпреки че е имало учени, които са изучавали това преди него.

Това е правило, което отразява наблюдението, че атомите на представителните елементи са склонни да се комбинират по такъв начин, че всеки атом достига осем електрона във валентната си обвивка, което води до това, че има електронна конфигурация, подобна на благородните газове. За представяне на тези кръстовища се използват диаграми или структури на Люис.

Има изключения от това правило, например във вид с непълна валентността черупка (молекули със седем електрони като СН ₃, и реактивни видове с шест електрони като BH ₃); това се случва и в атоми с много малко електрони, като хелий, водород и литий.

резонанс

Резонансът е инструмент, използван за представяне на молекулни структури и представяне на делокализирани електрони, при които връзките не могат да бъдат изразени с една структура на Луис.

В тези случаи електроните трябва да бъдат представени от различни "допринасящи" структури, наречени резонансни структури. С други думи, резонансът е този термин, който предполага използването на две или повече структури на Люис за представяне на определена молекула.

Тази концепция е напълно човешка и няма нито една, нито друга структура на молекулата в даден момент, но може да съществува във всяка негова версия (или всички) едновременно.

Освен това допринасящите (или резонансните) структури не са изомери: само положението на електроните може да се различава, но не и атомните ядра.

Ароматни

Тази концепция се използва за описание на циклична, равнинна молекула с пръстен от резонансни връзки, които проявяват по-голяма стабилност в сравнение с други геометрични схеми със същата атомна конфигурация.

Ароматните молекули са много стабилни, тъй като не се разрушават лесно, нито обикновено реагират с други вещества. В бензен прототичното ароматно съединение, конюгирани pi (π) връзки се образуват в две различни резонансни структури, които образуват силно стабилен шестоъгълник.

Връзка Sigma

Това е най-простата връзка, при която две "s" орбитали се съединяват. Сигма връзките се срещат във всички прости ковалентни връзки и те могат да се появят и в "p" орбитали, стига да се гледат една друга.

Bond pi (π)

Тази връзка възниква между две "p" орбитали, които са паралелни. Те се свързват една до друга (за разлика от сигмата, която се свързва лице в лице) и образуват области с електронна плътност над и под молекулата.

Ковалентните двойни и тройни връзки включват една или две pi връзки и те придават на молекулата твърда форма. Pi връзките са по-слаби от сигма връзките, тъй като има по-малко припокриване.

Видове ковалентни връзки

Ковалентните връзки между два атома могат да бъдат образувани от двойка електрони, но те също могат да бъдат образувани от два или до три двойки електрони, така че те ще бъдат изразени като единични, двойни и тройни връзки, които са представени от различни видове съюзи (сигма и пи връзки) за всеки.

Единичните връзки са най-слабите, а тройните връзки са най-силни; Това се случва, защото тройките имат най-късата дължина на връзката (по-голямо привличане) и най-голямата енергия на връзката (те изискват повече енергия, за да се прекъснат).

Проста връзка

Това е споделяне на една двойка електрони; тоест всеки включен атом споделя един електрон. Този съюз е най-слабият и включва единична сигма (σ) връзка. Представена е с линия между атомите; например, в случай на молекулата на водород (Н ₂):

H H

Двойна връзка

В този тип връзка две споделени двойки електрони образуват връзки; тоест четири електрона се споделят. Тази връзка включва една сигма (σ) и една pi (π) връзка и е представена от две линии; например в случай на въглероден диоксид (CO ₂):

О = С = О

Тройна връзка

Тази връзка, най-силната, която съществува сред ковалентните връзки, възниква, когато атомите споделят шест електрона или три двойки, в сигма (σ) и две пи (π) връзка. Тя е представена с три линии и може да се види в молекули като ацетилен (С ₂ Н ₂):

HC≡CH

На последно място, са наблюдавани четворни връзки, но те са редки и се ограничават главно до метални съединения, като хром (II) ацетат и други.

Примери

За прости връзки най-често срещаният случай е този на водорода, както може да се види по-долу:

Случаят на тройна връзка е този на нитрогените в азотен оксид (N ₂ O), както се вижда по-долу, с видими сигма и пи връзки:

Препратки

1. Chang, R. (2007). Химия. (9-то изд.). McGraw-Hill.
2. Chem Libretexts. (SF). Извлечено от chem.libretexts.org
3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Извлечено от thinkco.com
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярна клетъчна биология. Ню Йорк: WH Freeman.
5. Уикипедия. (SF). Извлечено от en.wikiversity.org