На свойства на ковалентни съединения се базират на много фактори, които зависят главно от молекулни структури. Като начало ковалентната връзка трябва да се присъедини към вашите атоми и не може да има електрически заряди; в противен случай човек би говорил за йонни или координационни съединения.
В природата има твърде много изключения, при които разделителната линия между трите типа съединения се размива; особено когато се вземат предвид макромолекулите, способни да съдържат както ковалентни, така и йонни области. Но като цяло ковалентните съединения създават прости, отделни единици или молекули.
Бряг на плаж, един от безкрайните примери за източници на ковалентни и йонни съединения. Източник: Pexels
Газовете, които изграждат атмосферата, и бризът, който удря плажните брегове, са нищо повече от множество молекули, които спазват постоянен състав. Кислородът, азотът, въглеродният диоксид са отделни молекули с ковалентни връзки и са тясно свързани с живота на планетата.
А от морската страна, водната молекула, OHO, е най-важният пример за ковалентно съединение. На брега може да се види над пясъците, които са сложна смес от ерозирани силициеви оксиди. Водата е течна при стайна температура и това свойство ще бъде важно да имате предвид за други съединения.
Ковалентна връзка
Във въвеждането беше споменато, че споменатите газове имат ковалентни връзки. Ако погледнете молекулните им структури, ще видите, че връзките им са двойни и тройни: O = O, N≡N и O = C = O. За разлика от други газове имат единични връзки: HH, CI-CI, FF и CH 4 (четири CH връзки с четиристенен геометрия).
Характерно за тези връзки и следователно за ковалентните съединения е, че те са насочени сили; той преминава от един атом в друг и неговите електрони, освен ако няма резонанс, се локализират. Докато в йонните съединения взаимодействията между два йона не са насочени: те привличат и отблъскват други съседни йони.
Това предполага незабавни последици върху свойствата на ковалентните съединения. Но по отношение на неговите връзки е възможно, стига да няма йонни заряди, да се потвърди, че съединение с единични, двойни или тройни връзки е ковалентно; и още повече, когато това са верижни структури, намиращи се във въглеводороди и полимери.
Някои ковалентни съединения се свързват в множество връзки, сякаш са вериги. Източник: Pexels
Ако в тези вериги няма йонни заряди, както в тефлоновия полимер, се казва, че са чисти ковалентни съединения (в химичен и не композиционен смисъл).
Молекулна независимост
Тъй като ковалентните връзки са насочени сили, те винаги в крайна сметка определят дискретна структура, а не триизмерна подредба (какъвто е случаят с кристалните структури и решетките). От ковалентните съединения могат да се очакват малки, средни, пръстеновидни, кубични молекули или с всякакъв друг вид структура.
Сред малките молекули, например, са тези на газове, вода и други съединения като: I 2, Br 2, P 4, S 8 (със структура, наподобяваща корона), As 2 и силициеви полимери и въглерод.
Всеки от тях има своя собствена структура, независима от връзките на своите съседи. За да подчертаем това, помислете за алотропа на въглерода, фулерен, С 60:
Фулерени, един от най-интересните алотропи на въглищата. Източник: Pixabay
Обърнете внимание, че тя е оформена като футболна топка. Въпреки че топките могат да си взаимодействат помежду си, именно тяхната ковалентна връзка определя тази символична структура; това означава, че няма кондензирана мрежа от кристални топки, а разделена (или уплътнена).
Молекулите в реалния живот обаче не са сами: те си взаимодействат помежду си, за да създадат видим газ, течност или твърдо вещество.
Междумолекулни сили
Междумолекулните сили, които държат отделни молекули заедно, са силно зависими от тяхната структура.
Неполярните ковалентни съединения (като газове) взаимодействат чрез определени видове сили (дисперсия или Лондон), докато полярните ковалентни съединения (като вода) взаимодействат с други видове сили (дипол-дипол). Всички тези взаимодействия имат едно общо нещо: те са насочени, точно като ковалентни връзки.
Например молекулите на водата взаимодействат чрез водородни връзки, специален тип дипол-диполни сили. Те са разположени по такъв начин, че водородните атоми сочат към кислородния атом на съседна молекула: H 2 O - H 2 O. Затова, тези взаимодействия представляват посока специфичен в пространството.
Тъй като междумолекулните сили на ковалентните съединения са чисто насочени, това означава, че техните молекули не могат да се слеят толкова ефективно, колкото йонните съединения; и резултатът, точките на кипене и топене, които са ниски (Т <300 ° С).
Следователно, ковалентните съединения при стайна температура обикновено са газообразни, течни или меки твърди частици, тъй като техните връзки могат да се въртят, което дава гъвкавост на молекулите.
разтворимост
Разтворимостта на ковалентните съединения ще зависи от афинитета на разтворител-разтворител. Ако са неполярни, те ще бъдат разтворими в неполярни разтворители като дихлорометан, хлороформ, толуен и тетрахидрофуран (THF); ако са полярни, те ще бъдат разтворими в полярни разтворители, като алкохоли, вода, ледена оцетна киселина, амоняк и др.
Въпреки това, извън този афинитет разтворител-разтворител, има и в двата случая константа: ковалентните молекули не разрушават (с определени изключения) връзките си или не разграждат атомите си. Солите, например, разрушават химическата им идентичност при разтваряне, решавайки отделно техните йони.
проводимост
Бидейки неутрални, те не осигуряват адекватна среда за миграцията на електрони и следователно са лоши проводници на електричество. Някои ковалентни съединения, като например водородни халогениди (HF, HCl, HBr, HI), дисоциират връзката си, за да се образуват йони (H +: F -, Cl -, Br -…) и стават киселини (хидрациди).
Те също са лоши проводници на топлина. Това е така, защото техните междумолекулни сили и вибрациите на техните връзки абсорбират част от подадената топлина, преди молекулите им да се увеличат в енергията.
кристали
Ковалентните съединения, доколкото позволяват техните междумолекулни сили, могат да бъдат подредени по такъв начин, че да създадат структурен модел; и по този начин, ковалентен кристал, без йонни заряди. Така вместо мрежа от йони има мрежа от молекули или атоми, ковалентно свързани.
Примери за тези кристали са: захари като цяло, йод, ДНК, силициев оксид, диаманти, салицилова киселина, наред с други. С изключение на диаманта, тези ковалентни кристали имат точки на топене много по-ниски от тези на йонните кристали; тоест неорганичните и органичните соли.
Тези кристали противоречат на свойството, че ковалентните твърди частици са склонни да бъдат меки.
Препратки
- Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
- Leenhouts, Doug. (13 март 2018 г.). Характеристики на йонни и ковалентни съединения. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
- Toppr. (SF). Ковалентни съединения. Възстановено от: toppr.com
- Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (05 декември 2018 г.). Ковалентни или молекулярни свойства на съединението. Възстановено от: thinkco.com
- Уайман Елизабет. (2019). Ковалентни съединения. Изследване. Възстановено от: study.com
- Ophardt C. (2003). Ковалентни съединения. Виртуален химикал. Възстановен от: chemistry.elmhurst.edu
- Д-р Гергенс. (SF). Органична химия: Химията на въглеродните съединения., Възстановена от: домашна работа.sdmesa.edu
- Quimitube. (2012 г.). Свойства на молекулярните ковалентни вещества. Възстановено от: quimitube.com