n1.doc
3.2. Ikatan kovalenIkatan kovalen - Ini adalah ikatan dua elektron, dua pusat, yang dilakukan dengan berbagi sepasang elektron.
Mari kita perhatikan mekanisme pembentukan ikatan kovalen menggunakan contoh molekul hidrogen H2.
Inti dari setiap atom hidrogen dikelilingi oleh awan elektron 1s berbentuk bola. Ketika dua atom saling mendekat, inti atom pertama menarik elektron atom kedua, dan elektron atom pertama ditarik oleh inti atom kedua. Akibatnya, awan elektron mereka tumpang tindih dengan pembentukan awan molekul yang sama. Jadi, sebagai hasil dari tumpang tindih awan elektron dari atom, ikatan kovalen terbentuk.
Ini dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut:
H. + H H : H.
Demikian pula, ikatan kovalen terbentuk dalam molekul klorin:
. . . . . . . .
: Cl + Cl Cl : Cl :
. . . . . . . .
Jika ikatan dibentuk oleh atom yang sama (dengan keelektronegatifan yang sama), maka awan elektron terletak relatif simetris terhadap inti dua atom. Dalam hal ini, yang mereka bicarakan kovalen koneksi non-kutub .
Ikatan kutub kovalen terbentuk ketika atom dengan elektronegativitas berbeda berinteraksi.
. . . .
H. + Cl H : Cl :
. . . .
Awan ikatan elektron asimetris, bergeser ke salah satu atom dengan elektronegativitas yang lebih tinggi, dalam hal ini ke klor.
Contoh di atas mencirikan ikatan kovalen yang dibentuk oleh mekanisme pertukaran.
Mekanisme kedua untuk pembentukan ikatan kovalen adalah donor-akseptor... Dalam hal ini, ikatan terbentuk karena pasangan elektron bebas dari satu atom (donor) dan orbital bebas dari atom lain (akseptor):
H 3 N : + H + +
Senyawa dengan ikatan kovalen disebut atom.
Kondisi pendidikan ikatan kimia
1. Ikatan kimia terbentuk ketika atom cukup dekat satu sama lain jika energi internal total sistem berkurang. Jadi, molekul yang dihasilkan lebih stabil daripada atom individu dan memiliki energi yang lebih sedikit.
2. Pembentukan ikatan kimia selalu merupakan proses eksotermik.
3. Prasyarat untuk pembentukan ikatan kimia adalah adanya peningkatan kerapatan elektron antar inti.
Misalnya, jari-jari atom hidrogen adalah 0,053 nm. Jika atom hidrogen hanya mendekati satu sama lain selama pembentukan molekul, maka jarak antar inti adalah 0,106 nm. Faktanya, jarak ini adalah 0,074 nm, oleh karena itu, pendekatan inti menyebabkan peningkatan kerapatan elektron.
Karakteristik kuantitatif dari ikatan kimia
1. Energi ikatan, E, kJ / mol
Energi komunikasi adalah energi yang dilepaskan selama pembentukan ikatan atau jumlah energi yang perlu dihabiskan untuk memutuskan suatu ikatan.
Semakin tinggi energi ikatan, semakin kuat ikatannya. Energi ikatan mayoritas senyawa kovalen berada pada kisaran 200 - 800 kJ / mol.
2. Panjang ikatan, r 0, nm
Panjang tautan adalah jarak antar pusat atom (jarak antar inti).
Semakin pendek panjang ikatannya, semakin kuat ikatannya.
Tabel 3.1.
Nilai energi dan panjang beberapa ikatan
| Komunikasi | r 0 , nm | E dengan aksen kJ / mol |
| C - C | 0, 154 | 347 |
| C \u003d C | 0,135 | 607 |
| C C | 0,121 | 867 |
| HF | 0,092 | 536 |
| H - Cl | 0,128 | 432 |
| H - Br | 0,142 | 360 |
| H - I | 0,162 | 299 |
3. Sudut valensi
tergantung pada struktur spasial.
Sifat ikatan kovalen
1. Arah ikatan kovalen muncul dalam arah tumpang tindih maksimum orbital elektron dari atom yang berinteraksi, yang menentukan struktur spasial molekul, yaitu. bentuknya.
Membedakan -koneksi - ikatan yang terbentuk di sepanjang garis yang menghubungkan pusat atom. -bond dapat terbentuk s - s, s - p dan p - p awan elektronik.
-bond hanya bisa dibentuk p - hal awan elektronik.
-koneksi adalah ikatan yang terbentuk di kedua sisi garis yang menghubungkan pusat-pusat atom. Ikatan ini hanya bersifat karakteristik untuk senyawa dengan ikatan rangkap (ganda dan rangkap tiga).
Skema pembentukan ikatan - dan-ditunjukkan pada Gambar. 3.1.
Angka: 3.1. Skema pembentukan ikatan - dan.
2. Saturasi ikatan kovalen - penggunaan penuh orbital valensi oleh atom.
3.3. Ikatan logam
Atom dari kebanyakan logam pada tingkat energi eksternal mengandung sejumlah kecil elektron (1 e - 16 unsur; 2 e - 58 unsur,
3 e - 4 elemen; 5 e masing-masing untuk Sb dan Bi, dan 6 e untuk Po). Tiga unsur terakhir bukanlah logam biasa.
Dalam kondisi normal, logam adalah padatan kristal (tidak termasuk merkuri). Di simpul kisi kristal logam adalah kation logam.
Angka: 3.2. Skema pendidikan ikatan logam.
Elektron valensi memiliki energi ionisasi rendah, dan karena itu ditahan dengan lemah di atom. Elektron bergerak melintasi seluruh kisi kristal dan termasuk dalam semua atomnya, mewakili apa yang disebut "gas elektron" atau "lautan elektron valensi". Jadi, ikatan kimia dalam logam sangat terdelokalisasi. Ini menentukan karakteristik sifat logam seperti konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, keuletan, plastisitas.
Ikatan logam khas untuk logam dan paduan dalam keadaan padat dan cair. Dalam bentuk uap, logam terdiri dari molekul individu (monoatomik dan diatomik) yang dihubungkan oleh ikatan kovalen.
Untuk pertama kalinya tentang konsep seperti itu ikatan kovalen Ahli kimia mulai berbicara setelah penemuan Gilbert Newton Lewis, yang menggambarkannya sebagai sosialisasi dua elektron. Penelitian selanjutnya memungkinkan untuk menggambarkan prinsip ikatan kovalen. Kata kovalendapat dianggap dalam kerangka kimia sebagai kemampuan atom untuk membentuk ikatan dengan atom lain.
Mari kami jelaskan dengan contoh:
Ada dua atom dengan perbedaan kecil dalam elektronegativitas (C dan CL, C dan H). Biasanya, ini sedekat mungkin dengan struktur kulit elektron gas mulia.
Ketika kondisi ini terpenuhi, inti atom-atom ini tertarik ke pasangan elektron yang sama. Dalam kasus ini, awan elektron tidak hanya tumpang tindih satu sama lain, seperti dalam kasus ikatan Kovalen memberikan koneksi yang dapat diandalkan dari dua atom karena fakta bahwa kerapatan elektron didistribusikan dan energi sistem berubah, yang disebabkan oleh "penarikan" satu atom dari awan elektron yang lain ke dalam ruang internuklir. Semakin luas tumpang tindih awan elektron, semakin kuat ikatannya.
Karenanya, ikatan kovalen - Ini adalah formasi yang muncul melalui sosialisasi timbal balik dari dua elektron milik dua atom.
Sebagai aturan, zat dengan molekul kisi kristal dibentuk melalui ikatan kovalen. Mencair dan mendidih pada suhu rendah, kelarutan air yang buruk dan konduktivitas listrik yang rendah merupakan ciri khasnya. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa struktur unsur-unsur seperti germanium, silikon, klor, hidrogen didasarkan pada ikatan kovalen.
Properti khas untuk jenis koneksi ini:
- Saturabilitas.Properti ini biasanya dipahami sebagai jumlah maksimum ikatan yang mereka dapat membentuk atom tertentu. Angka ini ditentukan oleh jumlah orbital dalam atom yang dapat berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kimia. Valensi sebuah atom, sebaliknya, dapat ditentukan oleh jumlah orbital yang telah digunakan untuk tujuan ini.
- Fokus... Semua atom berusaha untuk membentuk ikatan sekuat mungkin. Kekuatan terbesar dicapai ketika arah spasial awan elektron dari dua atom bertepatan, karena keduanya saling tumpang tindih. Selain itu, sifat ikatan kovalen yang tepat seperti arah yang mempengaruhi pengaturan spasial molekul, yaitu, bertanggung jawab atas "bentuk geometris" mereka.
- Polarisasi.Ketentuan ini didasarkan pada pemikiran bahwa terdapat dua jenis ikatan kovalen:
- kutub atau tidak seimbang. Ikatan jenis ini hanya dapat dibentuk oleh atom dari jenis yang berbeda, mis. elektronegativitas yang sangat berbeda, atau dalam kasus di mana pasangan elektron bersama dipisahkan secara asimetris.
- muncul di antara atom-atom, yang keelektronegatifannya hampir sama, dan distribusi kerapatan elektron seragam.
Selain itu, ada yang kuantitatif tertentu:
- Energi komunikasi... Parameter ini mencirikan koneksi kutub dalam hal kekuatannya. Energi mengacu pada jumlah panas yang dibutuhkan untuk memutus ikatan antara dua atom, serta jumlah panas yang dilepaskan saat digabungkan.
- Dibawah panjang ikatandan dalam kimia molekuler, panjang garis lurus antara inti dua atom dipahami. Parameter ini juga mencirikan kekuatan ikatan.
- Momen dipol - nilai yang mencirikan polaritas ikatan valensi.
ikatan kovalen
jenis ikatan kimia; dilakukan oleh sepasang elektron yang umum untuk dua atom membentuk ikatan. Atom dalam molekul dapat dihubungkan dengan ikatan kovalen tunggal (H2, H3C-CH3), ganda (H2C \u003d CH2), atau rangkap tiga (N2, HCCH). Atom yang berbeda dalam elektronegativitas membentuk apa yang disebut. ikatan kovalen polar (HCl, H3C-Cl).
Ikatan kovalen
salah satu jenis ikatan kimia antara dua atom, yang dilakukan oleh pasangan elektron yang sama (satu elektron dari setiap atom). K. s. ada seperti dalam molekul (dalam negara agregat) dan di antara atom-atom yang membentuk kisi kristal. K. s. dapat mengikat atom yang sama (dalam molekul H2, Cl2, dalam kristal intan) atau berbeda (dalam molekul air, dalam kristal silikon karbida SiC). Hampir semua jenis ikatan dasar dalam molekul senyawa organik adalah kovalen (C ≈ C, C ≈ H, C ≈ N, dll.). K. s. sangat tahan lama. Ini menjelaskan aktivitas kimia rendah dari hidrokarbon parafinik. Banyak senyawa anorganik, kristalnya memiliki kisi atom, yaitu dibentuk dengan bantuan senyawa kristalin, tahan api, memiliki kekerasan tinggi dan ketahanan aus. Ini termasuk beberapa karbida, silikida, borida, nitrida (khususnya, borazon BN yang terkenal), yang telah menemukan aplikasi dalam teknologi baru. Lihat juga Valensi dan Ikatan Kimia.
══V. A. Kireev.
Wikipedia
Ikatan kovalen
Ikatan kovalen (dari lat. bersama - "bersama" dan katup - "in force") - ikatan kimia yang dibentuk oleh tumpang tindih sepasang awan elektron valensi. Awan elektronik yang menyediakan komunikasi disebut pasangan elektronik umum.
Istilah ikatan kovalen pertama kali diciptakan oleh peraih Nobel Irving Langmuir pada tahun 1919. Istilah ini mengacu pada ikatan kimia karena kepemilikan bersama elektron, sebagai lawan dari ikatan logam di mana elektron bebas, atau ikatan ion di mana salah satu atom menyumbangkan elektron dan menjadi kation, dan atom lain mengambil elektron dan menjadi anion.
Kemudian (1927) F. London dan W. Heitler, menggunakan contoh molekul hidrogen, memberikan deskripsi pertama tentang ikatan kovalen dari sudut pandang mekanika kuantum.
Dengan mempertimbangkan interpretasi statistik dari fungsi gelombang M. Born, densitas probabilitas untuk menemukan elektron ikatan terkonsentrasi di ruang antara inti molekul (Gbr. 1). Dalam teori tolakan pasangan elektronik dimensi geometris pasangan ini dipertimbangkan. Jadi, untuk unsur-unsur setiap periode, ada radius rata-rata pasangan elektron:
0,6 untuk elemen hingga neon; 0,75 untuk elemen hingga argon; 0,75 untuk elemen hingga kripton dan 0,8 untuk elemen hingga xenon.
Sifat karakteristik ikatan kovalen - arah, saturasi, polaritas, polarisasi - menentukan bahan kimia dan properti fisik koneksi.
Fokus komunikasi adalah karena struktur molekul zat dan bentuk geometris molekulnya. Sudut antara dua ikatan disebut sudut ikatan.
Saturasi adalah kemampuan atom untuk membentuk ikatan kovalen dalam jumlah terbatas. Jumlah ikatan yang dibentuk oleh sebuah atom dibatasi oleh jumlah orbital atom terluarnya.
Polaritas ikatan disebabkan oleh distribusi kerapatan elektron yang tidak merata karena perbedaan elektronegativitas atom. Atas dasar ini, ikatan kovalen dibagi menjadi non-polar dan polar (non-polar - molekul diatomik terdiri dari atom identik (H, Cl, N) dan awan elektron dari masing-masing atom didistribusikan secara simetris relatif terhadap atom-atom ini; polar - molekul diatomik terdiri dari atom yang berbeda unsur kimia, dan awan elektron bersama dipindahkan ke salah satu atom, sehingga membentuk asimetri dalam distribusi muatan listrik dalam molekul, sehingga menimbulkan momen dipol molekul).
Polarisasi suatu ikatan diekspresikan dalam perpindahan elektron ikatan di bawah pengaruh medan listrik eksternal, termasuk partikel lain yang bereaksi. Polarisasi ditentukan oleh mobilitas elektron. Polaritas dan polarisasi ikatan kovalen menentukan reaktivitas molekul dalam hubungannya dengan reagen polar.
Namun, dua kali penerima Hadiah Nobel L. Pauling menunjukkan bahwa "dalam beberapa molekul terdapat ikatan kovalen yang disebabkan oleh satu atau tiga elektron, bukan pasangan biasa." Ikatan kimia satu elektron direalisasikan dalam ion hidrogen molekuler H.
Ion hidrogen molekuler H mengandung dua proton dan satu elektron. Sebuah elektron dalam sistem molekuler mengkompensasi tolakan elektrostatis dua proton dan menjaganya pada jarak 1,06 Å (panjang ikatan kimia H). Pusat kerapatan elektron dari awan elektron sistem molekuler memiliki jarak yang sama dari kedua proton dengan radius Bohr α \u003d 0,53 A dan merupakan pusat simetri molekul hidrogen ion H.