אנו מסבירים מהו קשר קוולנטי וכמה ממאפייניו. כמו כן, סוגי הקשר הקוולנטי ודוגמאות.
מהו קשר קוולנטי?
סוג של קשר נקרא קוולנטי קשר כימי מה קורה כששניים אטומים מקושרים לטופס א מולקולה, שיתוף אלקטרונים השייכים למעטפת הערכיות שלו או לרמת האנרגיה האחרונה שלו, ובכך מגיעים ל"שמינייה היציבה" הידועה, לפי "כלל השמינייה" שהציע גילברט ניוטון לואיס על היציבות האלקטרונית של אטומים.
ה "חוק האוקטט"מציין ש יונים של היסודות הכימיים הנמצאים ב טבלה מחזורית, נוטים להשלים את רמות האנרגיה האחרונות שלהם עם 8 אלקטרונים, והתצורה האלקטרונית הזו מעניקה להם יציבות רבה, שדומה מאוד לזו של אלקטרונים. גזים אצילים.
אטומים הקשורים בקשר קוולנטי חולקים זוג אחד או יותר של אלקטרונים מרמת האנרגיה האחרונה שלהם. זה נקרא מסלול מולקולרי לאזור החלל בו נמצאת צפיפות האלקטרונים במולקולה.
ניתן להגדיר ולחשב את צפיפות האלקטרונים הזו באמצעות משוואות מתמטיות מורכבות מאוד המתארות את התנהגות האלקטרונים במולקולות. מצד שני, ישנם גם אורביטלים אטומיים, המוגדרים כאזור החלל המייצג את ההסתברות למציאת אלקטרון מסביב לגרעין האטום. לפיכך, כאשר מספר אורביטלים אטומיים משולבים, נוצרים אורביטלים מולקולריים.
קשרים קוולנטיים נוצרים על ידי שיתוף אלקטרונים בין האטומים המחוברים, והם שונים מ קשרים יוניים שבהם באחרון יש העברה של אלקטרונים בין האטומים המעורבים בקשר היוני (אין אלקטרונים משותפים).
כדי ליצור קשר יוני, אטום מעביר אלקטרונים אחד או יותר לאטום אחר, והקשר נוצר על ידי אינטראקציה אלקטרוסטטית בין שני האטומים הטעונים חשמלית, כי כאשר מתרחשת העברת אלקטרונים, אטום (זה שנתן אלקטרונים ) הוא נשאר עם מטען חיובי (קטיון) והאטום השני (זה שקיבל אלקטרונים) נשאר עם מטען שלילי (אניון).
מצד שני, הקשר הקוולנטי נוצר בין אטומים שאין להם הבדל אלקטרוני שליליות גדול. קשר זה יכול להיווצר בין אטומים לא מתכתיים, או בין אטומים מתכתיים למימן. הקשר היוני נוצר בין יונים של אטומים עם הבדל אלקטרושליליות גבוה, ובדרך כלל נוצר בין יונים של אטומים של אלמנטים מתכתיים ויונים של אטומים של יסודות לא מתכתיים.
חשוב להבהיר שאין קשר קוולנטי לחלוטין, או קשר יוני לחלוטין. למעשה, קשר יוני נתפס לעתים קרובות כ"הצהרת יתר" של הקשר הקוולנטי.
סוגי קשרים קוולנטיים
ישנם את הסוגים הבאים של קשר קוולנטי, המבוסס על מספר האלקטרונים המשותפים לאטומים הקשורים:
- פָּשׁוּט. אטומים קשורים חולקים זוג אלקטרונים אחד מהקליפה האלקטרונית האחרונה שלהם (אלקטרון אחד כל אחד). הוא מיוצג על ידי קו בתרכובת המולקולרית. לדוגמה: H-H (מימן-מימן), H-Cl (מימן-כלור).
- לְהַכפִּיל. האטומים המחוברים תורמים כל אחד שני אלקטרונים מקליפת האנרגיה האחרונה שלהם, ויוצרים קשר של שני זוגות אלקטרונים. הוא מיוצג על ידי שני קווים מקבילים, אחד למעלה ואחד למטה, בדומה לסימן השוויון המתמטי. לדוגמה: O = O (חמצן-חמצן), O = C = O (חמצן-פחמן-חמצן).
- לְשַׁלֵשׁ. קשר זה נוצר על ידי שלושה זוגות של אלקטרונים, כלומר כל אטום תורם 3 אלקטרונים משכבת האנרגיה האחרונה שלו. הוא מיוצג על ידי שלושה קווים מקבילים, הממוקמים אחד מעל, אחד באמצע ואחד מתחת. לדוגמה: N≡N (חנקן-חנקן).
- דטיב. סוג של קשר קוולנטי שבו רק אחד משני האטומים המחוברים תורם שני אלקטרונים והשני, לעומת זאת, אף אחד. הוא מיוצג על ידי חץ בתרכובת המולקולרית. למשל יון האמוניום:
מצד שני, לפי נוכחות או לא של קוטביות (התכונה של חלק מהמולקולות להפריד בין המטענים החשמליים במבנה שלהן), ניתן להבחין בין קשרים קוולנטיים קוטביים (היוצרים מולקולות קוטביות) לבין קשרים קוולנטיים לא קוטביים (שיוצרים מולקולות לא קוטביות). קוטביות):
- קשרים קוולנטיים קוטביים. אטומים שונים אלמנטים ועם הפרש אלקטרושליליות מעל 0.5. לפיכך, למולקולה תהיה צפיפות מטען שלילית על האטום האלקטרונילי ביותר, שכן אטום זה מושך את האלקטרונים של הקשר בכוח גדול יותר, בעוד שצפיפות מטען חיובית תישאר על האטום הפחות אלקטרוני שלילי. הפרדת צפיפות המטען יוצרת דיפולים אלקטרומגנטיים.
- קשרים קוולנטיים לא קוטביים. אטומים של אותו יסוד קשורים, או של יסודות שונים אך בעלי אלקטרושליליות דומות, עם הפרש אלקטרושליליות של פחות מ-0.4. ענן האלקטרונים נמשך בעוצמה שווה על ידי שני הגרעינים ולא נוצר דיפול מולקולרי.
דוגמאות לקשר קוולנטי
דוגמאות פשוטות של קשר קוולנטי הן אלו המתרחשות במולקולות הבאות:
- חמצן טהור (O2). O = O (קשר כפול אחד)
- מימן טהור (H2). H-H (קישור בודד)
- פחמן דו חמצני (CO2). O = C = O (שני קשרים כפולים)
- מים (H2O). H-O-H (שני קשרים בודדים)
- חומצה הידרוכלורית (HCl). H-Cl (קשר יחיד)
- חנקן טהור (N2). N≡N (קשר משולש)
- חומצה הידרוציאנית (HCN). H-C≡N (קשר יחיד ואחד משולש)