ข้อมูลเกี่ยวกับพลังงานไอออไนเซชัน (EI), PEI และองค์ประกอบของโมเลกุลที่เสถียร - ค่าที่แท้จริงและการเปรียบเทียบ - ของอะตอมอิสระและอะตอมที่ถูกผูกไว้ในโมเลกุลช่วยให้เราเข้าใจว่าอะตอมก่อตัวเป็นโมเลกุลได้อย่างไรผ่านกลไกของพันธะโคเวเลนต์
ขอบเขต COVALENT - (จากภาษาละติน "co" ด้วยกันและ "vales" ที่มีแรง) (การเชื่อมต่อแบบ homeopolar) พันธะเคมี ระหว่างอะตอมสองอะตอมซึ่งเกิดจากการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมเหล่านี้ อะตอมในโมเลกุลของก๊าซธรรมดาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ พันธะที่มีอิเล็กตรอนร่วมกันหนึ่งคู่เรียกว่าโสด นอกจากนี้ยังมีพันธะคู่และสาม
ลองดูตัวอย่างบางส่วนเพื่อดูว่าเราจะใช้กฎของเราเพื่อกำหนดจำนวนพันธะเคมีโควาเลนต์ที่อะตอมสามารถก่อตัวได้อย่างไรหากเราทราบจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอกของอะตอมและประจุของนิวเคลียส ประจุนิวเคลียร์และจำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอกถูกกำหนดโดยการทดลองและรวมอยู่ในตารางธาตุ
การคำนวณจำนวนพันธะโควาเลนต์ที่เป็นไปได้
ตัวอย่างเช่นลองนับจำนวนพันธะโควาเลนต์ที่โซเดียมสามารถสร้างได้ ( นา),อลูมิเนียม (อัล),ฟอสฟอรัส (P),และคลอรีน ( Cl). โซเดียม ( นา) และอลูมิเนียม ( อัล)มีอิเล็กตรอน 1 และ 3 บนเปลือกนอกตามลำดับและตามกฎข้อแรก (สำหรับกลไกการสร้างพันธะโควาเลนต์จะใช้อิเล็กตรอนตัวหนึ่งที่เปลือกนอก) พวกมันสามารถก่อตัวได้: โซเดียม (นา) - 1 และอลูมิเนียม ( อัล) - 3 พันธะโควาเลนต์ หลังจากการสร้างพันธะจำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอกของโซเดียม ( นา) และอลูมิเนียม ( อัล) เท่ากับตามลำดับ 2 และ 6; เช่นน้อยกว่า จำนวนสูงสุด (8) สำหรับอะตอมเหล่านี้ ฟอสฟอรัส ( P) และคลอรีน ( Cl) มีอิเล็กตรอน 5 และ 7 ตามลำดับบนเปลือกนอกและตามลำดับที่สองของความสม่ำเสมอดังกล่าวข้างต้นพวกมันสามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์ 5 และ 7 ได้ ตามกฎข้อที่สี่การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์จำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอกของอะตอมเหล่านี้เพิ่มขึ้น 1 ตามกฎข้อที่หกเมื่อเกิดพันธะโคเวเลนต์จำนวนอิเล็กตรอนบนเปลือกนอกของอะตอมที่ถูกพันธะต้องไม่เกิน 8 นั่นคือฟอสฟอรัส ( P) สามารถสร้างพันธะได้เพียง 3 พันธะ (8-5 \u003d 3) ในขณะที่คลอรีน ( Cl) สามารถสร้างได้เพียงหนึ่ง (8-7 \u003d 1)
ตัวอย่าง: จากการวิเคราะห์เราพบว่าสารบางชนิดประกอบด้วยอะตอมของโซเดียม (นา) และคลอรีน ( Cl)... เมื่อรู้กฎหมายที่ควบคุมการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เราสามารถพูดได้ว่าโซเดียม ( นา) สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้เพียง 1 พันธะ ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ว่าโซเดียมแต่ละอะตอม ( นา)เกี่ยวข้องกับอะตอมของคลอรีน ( Cl)ผ่านพันธะโควาเลนต์ในสารนี้และสารนี้ประกอบด้วยโมเลกุลของอะตอม NaCl... สูตรโครงสร้างสำหรับโมเลกุลนี้คือ: นา - Cl. ในที่นี้เส้นประ (-) หมายถึงพันธะโควาเลนต์ สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลนี้สามารถแสดงได้ดังนี้:
. .
นา: Cl:
. .
ตามสูตรอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลือกนอกของอะตอมโซเดียม ( นา) ใน NaCl มีอิเล็กตรอน 2 ตัวและอยู่ที่เปลือกนอกของอะตอมคลอรีน ( Cl) มีอิเล็กตรอน 8 ตัว ในสูตรนี้อิเล็กตรอน (จุด) ระหว่างอะตอมโซเดียม ( นา) และ
คลอรีน (Cl) กำลังพันธะอิเล็กตรอน ตั้งแต่ PEI ในคลอรีน ( Cl) คือ 13 eV ในขณะที่โซเดียม (นา) มันเป็น 5.14 eV อิเล็กตรอนคู่พันธะอยู่ใกล้กับอะตอมมากขึ้น Clมากกว่าอะตอม นา... หากพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมที่สร้างโมเลกุลแตกต่างกันมากพันธะที่เกิดขึ้นจะเป็น ขั้ว พันธะโควาเลนต์
ลองพิจารณาอีกกรณีหนึ่ง จากการวิเคราะห์เราพบว่าสารบางชนิดประกอบด้วยอะตอมของอะลูมิเนียม ( อัล) และอะตอมของคลอรีน ( Cl)... อลูมิเนียม ( อัล) มีอิเล็กตรอน 3 ตัวที่เปลือกนอก ดังนั้นจึงสามารถสร้างพันธะเคมีโควาเลนต์ได้ 3 พันธะในขณะที่ คลอรีน (Cl)เช่นในกรณีก่อนหน้านี้สามารถสร้างพันธะได้เพียง 1 พันธะ สารนี้ถูกนำเสนอเป็น AlCl 3และสามารถแสดงสูตรอิเล็กทรอนิกส์ได้ดังนี้:
รูปที่ 3.1. สูตรอิเล็กทรอนิกส์AlCl 3
ซึ่งมีสูตรโครงสร้าง:
คล - อัล - คล
Cl
สูตรอิเล็กทรอนิกส์นี้แสดงให้เห็นว่า AlCl 3 บนเปลือกนอกของอะตอมคลอรีน ( Cl) มีอิเล็กตรอน 8 ตัวในขณะที่อยู่บนเปลือกนอกของอะตอมอลูมิเนียม ( อัล) มี 6 โดยกลไกของการสร้างพันธะโคเวเลนต์อิเล็กตรอนทั้งสองพันธะ (หนึ่งจากแต่ละอะตอม) จะเข้าสู่เปลือกนอกของอะตอมที่ถูกผูกมัด
พันธะโควาเลนต์หลายพันธะ
อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่าหนึ่งตัวบนเปลือกนอกไม่สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ซึ่งกันและกันได้ การเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าหลาย (บ่อยกว่า ทวีคูณ) ลิงก์ ตัวอย่างของพันธะดังกล่าว ได้แก่ พันธะของโมเลกุลไนโตรเจน ( น= น) และออกซิเจน ( O \u003d O).
พันธะที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมเดี่ยวรวมกันเรียกว่า พันธะโควาเลนต์ homoatomic eถ้าอะตอมแตกต่างกันจะเรียกว่าพันธะ พันธะโควาเลนต์ต่างกัน [คำนำหน้าภาษากรีก "homo" และ "hetero" ตามลำดับหมายถึงเหมือนกันและต่างกัน]
ลองจินตนาการดูว่าจริงๆแล้วโมเลกุลที่มีอะตอมคู่กันเป็นอย่างไร โมเลกุลที่ง่ายที่สุดที่มีอะตอมคู่คือโมเลกุลของไฮโดรเจน
7.8. ประเภทของพันธะโควาเลนต์
พันธะโควาเลนต์ เกิดจากเมฆอิเล็กตรอนที่ทับซ้อนกันของอะตอมที่ถูกผูกไว้ มีอยู่ วิธีทางที่แตกต่าง การทับซ้อนกันของเมฆอิเล็กตรอนเหล่านี้
1. การทับซ้อนโดยตรง:
ในกรณีนี้บริเวณที่ทับซ้อนกันเพียงแห่งเดียวของเมฆอิเล็กตรอนจะอยู่บนเส้นตรงที่เชื่อมต่อกับนิวเคลียสของอะตอม ความผูกพันที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้เรียกว่า - การสื่อสาร.
ขึ้นอยู่กับประเภทของเมฆที่ทับซ้อนกัน s-s , s-p , พีพี และการสื่อสารประเภทอื่น ๆ
2. เหลื่อมด้านข้าง:
ในกรณีนี้ทั้งสองบริเวณของเมฆอิเล็กตรอนที่ทับซ้อนกันจะอยู่คนละด้านของระนาบที่นิวเคลียสของอะตอมที่ยึดติดกันอยู่ พันธะที่เกิดจากการทับซ้อนกันของ EO เรียกว่าพันธะ
เช่นเดียวกับในกรณีของพันธะβขึ้นอยู่กับชนิดของเมฆที่ทับซ้อนกันสามารถเกิดพันธะβประเภทต่างๆได้: พีพี , p-d ,
d-d เป็นต้น
พันธะทั้งสอง - และ - มีทิศทางที่แน่นอนซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากแนวโน้มของอะตอมในการทับซ้อนกันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของ EO นั่นคือการทับซ้อนของเมฆในบริเวณที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงสุด ดังนั้นพันธะโควาเลนต์จึงมีทิศทาง ตัวอย่างเช่นในโมเลกุลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S ทิศทางของสอง - พันธะระหว่างอะตอมของกำมะถันกับอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมเกือบจะตั้งฉากกัน (ดูแผนภาพหน้า 95) อะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่แน่นอนดังนั้นจึงสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แน่นอนได้ ดังนั้นพันธะโควาเลนต์จึงอิ่มตัว ตัวอย่างเช่นถ้าอะตอมของคลอรีนได้รวมตัวกับอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งในสอง (ดูแผนภาพในหน้า 95) ก็จะไม่สามารถรวมกับอะตอมไฮโดรเจนอื่นได้อีกต่อไป
การเปรียบเทียบลักษณะของ - และ - ลิงค์แสดงในตารางที่ 20
ตารางที่ 20.การเปรียบเทียบลักษณะของ - และ - การสื่อสาร
พื้นที่ทับซ้อนกัน |
สองพื้นที่ทับซ้อนกัน |
เมฆอิเล็กตรอนซ้อนทับกับส่วนที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงสุด |
เมฆอิเล็กทรอนิกส์ทับซ้อนกับชิ้นส่วนรอบข้าง |
เนื่องจากพันธะβมักมีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะβดังนั้นโดยปกติแล้วพันธะ is จะถูกสร้างขึ้นระหว่างอะตอมก่อนจากนั้นหากมีความเป็นไปได้ดังนั้นพันธะβ ดังนั้นพันธะจึงเป็นไปได้เฉพาะในกรณีของการก่อตัวของพันธะหลาย (สองและสาม):
| ไฮโดรเจนไซยาไนด์ - HCN ชื่ออื่น ๆ - กรดไฮโดรไซยานิก... เป็นของเหลวระเหยไม่มีสีที่มีจุดเดือด 26 องศาเซลเซียสสลายตัวเมื่อได้รับความร้อนสูงหรือในแสง กรดไฮโดรไซยานิกเข้ากันได้กับน้ำทุกประการ โดยการเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนเฮไลด์สารละลายของไฮโดรเจนไซยาไนด์ในน้ำเรียกว่ากรดไฮโดรไซยานิก กรดไฮโดรไซยานิกและเกลือของมัน (ไซยาไนด์) เป็นสารพิษที่รุนแรงมาก (ปริมาณที่ร้ายแรงสำหรับมนุษย์คือไม่เกิน 50 มก.) และกรดเองก็สามารถซึมผ่านร่างกายได้แม้ผ่านผิวหนังที่ยังไม่ถูกทำลาย เมื่ออยู่ในร่างกายไฮโดรเจนไซยาไนด์และไซยาไนด์จะจับฮีโมโกลบินกับไซเอนจ์โมโกลบินส่งผลต่อศูนย์ทางเดินหายใจและทำให้หายใจไม่ออก แม้จะมีความเป็นพิษ แต่ก็มีการใช้กรดไฮโดรไซยานิกในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์และพลาสติกบางประเภท ในความเข้มข้นเล็กน้อยกรดไฮโดรไซยานิกพบได้ในอาณาจักรของพืช (เช่นในอัลมอนด์รสขม) |
- การสื่อสาร - การสื่อสาร
1. ในตอนท้ายของย่อหน้าจะมีการกำหนดสูตรโครงสร้างของสารทั้งสี่ สร้างสูตรอิเล็กทรอนิกส์และโมเลกุลสำหรับพวกเขา
2. สร้างสูตรโครงสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ตามปกติของสารต่อไปนี้: CH 3 Cl, COF 2, SO 2 Cl 2 และ N 2 H 4 ในกรณีที่มีปัญหาให้วาดแผนภาพการสร้างพันธะในโมเลกุลเหล่านี้ ระบุใน สูตรโครงสร้าง - และ - การเชื่อมต่อ โปรดทราบว่าใน CH 3 Cl อะตอม H และ Cl จะถูกผูกมัดกับอะตอม C เท่านั้นใน COF 2 อะตอม O และ F จะถูกผูกมัดกับอะตอมของคาร์บอนเท่านั้นและใน SO 2 Cl 2 อะตอม O และ C1 จะถูกผูกมัดกับอะตอม S เท่านั้น
7.9. พลังงานพันธะโควาเลนต์
ความแข็งแรงพันธะเป็นลักษณะของพลังงานยึดเหนี่ยว (ดูย่อหน้า 7.5) ความแข็งแรงของพันธะโควาเลนต์สามารถประเมินได้สองวิธี: โดยการกำหนดพลังงานที่ต้องใช้ในการทำลายพันธะทั้งหมดในส่วนหนึ่งของสารหรือโดยการกำหนดพลังงานที่ต้องใช้ในการทำลายพันธะที่ทราบจำนวนหนึ่ง ในกรณีแรกพลังงานดังกล่าวเรียกว่าพลังงานละอองในวินาที - พลังงานยึดเหนี่ยว ในทางปฏิบัติจะใช้ค่าโมลาร์ที่สอดคล้องกัน
พลังงานอะตอมไมเซชันโมลาร์แสดงให้เห็นว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการแยกสาร 1 โมลออกเป็นอะตอมที่แยกได้
พลังงานพันธะโมลาร์แสดงให้เห็นว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการแตกพันธะ 1 โมล (6.02. 10 23) สำหรับโมเลกุลไดอะตอมพลังงานเหล่านี้เกิดขึ้นพร้อมกัน
ทั้งพลังงานหนึ่งและพลังงานโมลาร์อื่นจะวัดเป็นกิโลจูลต่อโมล: ในกรณีของพลังงานการทำให้เป็นละออง - ต่อโมลของสารและในกรณีของพลังงานยึดเหนี่ยว - ต่อโมลของพันธะ เมื่อคำนวณจำนวนพันธะเพื่อหา Eb พันธะคู่ (หรือสามเท่า) ถือเป็นพันธะเดียว
ตารางที่ 21.ตัวอย่างของค่า E ที่และค่า Eb เฉลี่ย (เป็น kJ / mol)
สาร |
สาร |
||||||
| ชั่วโมง 2 | HF | C– H | N \u003d O | ||||
| ฉ 2 | HCl | N– H | ค - ค | ||||
| Cl 2 | HBr | O– H | C \u003d ค | ||||
| Br 2 | สวัสดี | Si– H | Cє C | ||||
| ฉัน 2 | บจก | ป - ช | Cє N | ||||
| O 2 | IBr | S– H | ศรี - ออ | ||||
| ไม่มี 2 | ClF | C \u003d O | S \u003d O |
จากค่าที่ระบุในตารางที่ 21 สรุปได้ว่าความแข็งแรงของพันธะโคเวเลนต์ยิ่งมากขนาดของอะตอมที่ยึดติดจะเล็กลงและความทวีคูณของพันธะก็ยิ่งมากขึ้น
MOLAR ATOMIZATION ENERGY, MOLAR BOND ENERGY
7.10. โครงสร้างโมเลกุล แบบจำลองการผสมพันธุ์
สารประกอบส่วนใหญ่ที่มีพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมประกอบด้วยโมเลกุล
แนวคิดเรื่อง "โครงสร้างโมเลกุล" เป็นแนวคิดที่ค่อนข้างกว้างและรวมถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างทางเคมี และโครงสร้างเชิงพื้นที่
โครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลอธิบายโดยสูตรโครงสร้าง
โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลอธิบายโดยสูตรเชิงพื้นที่
ในการกำหนดลักษณะโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลในเชิงปริมาณจำเป็นต้องกำหนดระยะทางระหว่างอะตอมและมุมระหว่างพันธะ ทั้งสองอย่างสามารถพิจารณาได้จากการทดลอง
ในการประมาณระยะทางระหว่างโมเลกุลในโมเลกุลของสารโครงสร้างเชิงพื้นที่ซึ่งยังไม่ได้รับการศึกษามักใช้สิ่งที่เรียกว่ารัศมีอะตอม (โควาเลนต์)
ผลรวมของรัศมีอะตอมของอะตอมของธาตุต่าง ๆ จะเท่ากับระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอะตอมของธาตุเหล่านี้ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ธรรมดาในโมเลกุลหรือผลึก ตารางของรัศมีอะตอมมีให้ในภาคผนวก 9
แบบจำลองการผสมพันธุ์มีประโยชน์สำหรับการประมาณมุมพันธะ
ให้เรานึกถึงโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลมีเธน (ดูรูปที่หน้า 21) จากโครงร่างการสร้างพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลนี้ (หน้า 105) เป็นไปตามพันธะสามในสี่ของโมเลกุลนี้เหมือนกันทุกประการ เนื่องจากแกนของเมฆอิเล็กตรอน p-AO ตั้งฉากกันจึงควรกำหนดพันธะโควาเลนต์ทั้งสามที่เกิดจากการมีส่วนร่วมของเมฆเหล่านี้ในมุมฉากซึ่งกันและกัน การเชื่อมต่อที่สี่ควรแตกต่างจากพวกเขาบ้าง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าพันธะทั้งสี่ในโมเลกุลมีเธนเหมือนกันทุกประการและถูกส่งไปในอวกาศดังแสดงในรูป (หน้า 21) นั่นคืออะตอมของคาร์บอนครอบครองตำแหน่งที่อยู่ตรงกลางของจัตุรมุข (จัตุรมุขปกติปิรามิดสามเหลี่ยม) และอะตอมของไฮโดรเจนอยู่ที่จุดยอด สิ่งนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนที่เข้าร่วมในการก่อตัวของพันธะนั้นเหมือนกันทุกประการและอยู่ในอวกาศ
แบบจำลองการผสมข้ามพันธุ์จะถือว่าการจัดตำแหน่งดังกล่าวเกิดขึ้นจริง
AO และ EO ที่ผ่านการผสมแล้วเรียกว่าไฮบริด
ในกรณีของมีเธน CH 4 อะตอมของคาร์บอน 2s-AO หนึ่งตัวและอะตอมของคาร์บอน 2p-AO สามตัวจะได้รับการผสมพันธุ์โดยมีการก่อตัวของ sp 3 -hybrid AO สี่ตัว แผนผังสามารถเขียนได้ดังนี้:
1 (2s-AO) + 3 (2p-AO) 4 (sp 3-AO)
ในกรณีนี้พลังงานของวงโคจรจะเหมือนกัน: -bonds: ในการทำนายโครงสร้างของโมเลกุลอย่างถูกต้องโดยใช้แบบจำลองการผสมพันธ์ AO จำเป็นต้องจำสิ่งต่อไปนี้:
1) ในระหว่างการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์โดยอะตอมขององค์ประกอบ s- และ p-block ที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่บนเวเลนซ์ EPU (กลุ่มIIА, IIIАและIVА) วงโคจรที่อิเล็กตรอนเหล่านี้ตั้งอยู่จะผสมพันธุ์กันเสมอ
2) ในระหว่างการสร้างพันธะโควาเลนต์โดยอะตอมขององค์ประกอบ p-block ซึ่งมีคู่เดี่ยว (กลุ่ม VA และ VIA) บนเวเลนซ์ EPA นอกจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่แล้วการผสมพันธุ์จะเป็นลักษณะเฉพาะสำหรับอะตอมของธาตุในช่วงที่สอง
3) สำหรับอะตอมของธาตุ IA และกลุ่ม VIIA การยืนยันการทดลองเกี่ยวกับการมีอยู่หรือไม่มีของการผสมพันธุ์เป็นไปไม่ได้
4) หากไม่มีสิ่งกีดขวาง sp 3 -hybridization จะดำเนินการ หากมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เพียงพอสำหรับสิ่งนี้หรือบางตัวมีส่วนร่วมในการสร้าง -bonds sp 2 - หรือ sp-hybridization จะเกิดขึ้น
โครงสร้างทางเคมีของโมเลกุล, โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล, ระยะระหว่างอะตอม, มุมระหว่างบอนด์, รัศมีอะตอม, การไฮบริไดซ์ AO, ออร์บิทัลไฮบริด, สภาวะการไฮบริไดซ์
1. จัดเรียงโมเลกุลของสารต่อไปนี้ตามลำดับการเพิ่มพลังงานยึดเหนี่ยว: ก) H 2 S, H 2 O, H 2 Te, H 2 Se; b) PH 3, NH 3, SbH 3, AsH 3
2. สำหรับโมเลกุลต่อไปนี้ให้วาดโครงร่างสำหรับการสร้างพันธะโควาเลนต์และกำหนดชนิดของการผสมระหว่างอะตอมกลาง AO: a) CCl 4, OF 2, NF 3; ข) BeI 2, BF 3, SiCl 4; ค) H 3 C - CH 3, HCHO, H - C N.
แต่ละอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและเปลือกอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ เนื่องจากประจุของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนแรงไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างอะตอมใกล้เคียง: แรงดึงดูดและแรงผลัก หากวิธีการของอะตอมนำไปสู่การลดลงของพลังงานของอนุภาคที่เกิดขึ้น (เมื่อเทียบกับพลังงานของแต่ละอะตอม) พันธะเคมีก็จะเกิดขึ้น
พันธะเคมี - สิ่งเหล่านี้คือพลังแห่งปฏิสัมพันธ์ที่ทำให้อนุภาคอยู่ใกล้กัน
นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าบทบาทหลักในการสร้างพันธะนั้นเล่นโดยอิเล็กตรอนซึ่งน้อยที่สุดจากทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสนั่นคืออยู่บนเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอก อิเล็กตรอนดังกล่าวเรียกว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอน
ในอะตอมของธาตุ กลุ่มย่อยหลัก เวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดตั้งอยู่บน สุดท้าย (ภายนอก) ชั้นอิเล็กทรอนิกส์และจำนวนเท่ากับหมายเลขกลุ่ม
ในอะตอมของธาตุ กลุ่มย่อยด้านข้าง เวเลนซ์อิเล็กตรอนตั้งอยู่ตามกฎ ในสองชั้นอิเล็กทรอนิกส์สุดท้าย แต่จำนวนของพวกเขายังเท่ากับจำนวนของกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นอยู่
ตัวอย่างเช่นมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัวในอะตอมโพแทสเซียมและเวเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัวในอะตอมแมงกานีส (รูปที่ 1)
รูป: 1. การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมโพแทสเซียมและแมงกานีส
ตามทฤษฎีของพันธะเคมีสิ่งที่เสถียรที่สุดคือเปลือกนอกของอิเล็กตรอนแปดตัว - ออคเต็ต (ถ้ามีชั้นอิเล็กทรอนิกส์เพียง 1 ชั้นในอะตอมสถานะสองอิเล็กตรอนที่เสถียรที่สุดสำหรับมันคือสองเท่า)
การก่อตัวของเปลือกอิเล็กตรอนที่เสถียรอาจเกิดขึ้นได้หลายวิธีดังนั้นจึงมีความโดดเด่นของพันธะเคมีประเภทต่างๆ
พันธะโควาเลนต์ - พันธะเคมีที่เกิดจากเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมที่ทับซ้อนกัน เมฆอิเล็กตรอน (อิเล็กตรอน) ที่ให้การสื่อสารเรียกว่าคู่อิเล็กตรอนทั่วไป
มีกลไกสองประการในการสร้างพันธะโควาเลนต์: การแลกเปลี่ยนและตัวรับผู้บริจาค
ในกลไกการแลกเปลี่ยนแต่ละอะตอมจะให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวเพื่อสร้างคู่ร่วมกัน:
A + B \u003d A: B
ในกลไกการรับผู้บริจาคอะตอมหนึ่งจะให้อิเล็กตรอนคู่หนึ่งที่มีอยู่แล้ว (ผู้บริจาค) และอีกอะตอมหนึ่งจะมีออร์บิทัลอิสระสำหรับอิเล็กตรอนคู่นี้ (ตัวรับ):
A: + □ B \u003d A: B
พันธะที่เกิดจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนทั่วไปซึ่งเป็นของอะตอมทั้งสองอย่างเท่าเทียมกันเรียกว่าโควาเลนต์ไม่มีขั้ว
โควาเลนต์ การเชื่อมต่อแบบไม่มีขั้ว เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของอโลหะที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสัมพัทธ์เหมือนกันตัวอย่างเช่นในโมเลกุลของคลอรีนไนโตรเจนระหว่างอะตอมของคาร์บอนในเอทิลีน (ตารางที่ 1)
|
สูตรโมเลกุล |
สูตรอิเล็กทรอนิกส์ |
สูตรกราฟิก |
|
|
แท็บ 1. ตัวอย่างของสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว
จำนวนคู่อิเล็กตรอนทั่วไปขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่ขาดหายไปสำหรับแต่ละอะตอมสำหรับออคเต็ต คลอรีนเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อย VII-A ดังนั้นจึงมีอิเล็กตรอน 7 ตัวอยู่บนชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก อิเล็กตรอนหนึ่งตัวหายไปในออคเต็ตซึ่งหมายความว่าจะเกิดอิเล็กตรอนคู่ร่วมกันหนึ่งคู่ใน Cl 2 คู่อิเล็กตรอนทั่วไปสามคู่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของไนโตรเจนในโมเลกุล N 2 นั่นคือพันธะโคเวเลนต์สาม พันธะโควาเลนต์คู่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของคาร์บอนในเอทิลีน
โปรดทราบว่ามีข้อยกเว้นสำหรับแต่ละกฎและกฎอ็อกเต็ตมักไม่เป็นไปตามนั้น (ตัวอย่างเช่นโมเลกุลของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2)
พันธะโควาเลนต์โพลาร์ เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนทั่วไปซึ่งจะถูกย้ายไปยังอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น ในกรณีนี้ประจุบางส่วนจะเกิดขึ้นกับอะตอม: δ + และδ- (รูปที่ 2)
รูป: 2. การสร้างพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์
ยิ่งความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีของอะตอมของธาตุมีมากเท่าใดก็ยิ่งมีขั้วของพันธะมากขึ้นเท่านั้น
พันธะไอออนิก - กรณี จำกัด ของพันธะโควาเลนต์
พันธะไอออนิก - นี่คือแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนที่เกิดจากการกระจัดของคู่อิเล็กตรอนไปยังอะตอมใดอะตอมหนึ่งเกือบสมบูรณ์ พันธะประเภทนี้เกิดขึ้นหากความแตกต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสัมพัทธ์ของอะตอมมีขนาดใหญ่ (ตามกฎแล้วมากกว่า 1.7 ในมาตราส่วน Pauling)
พันธะไอออนิก มักจะเกิดขึ้นระหว่างปกติ โลหะและเป็นปกติ ที่ไม่ใช่โลหะ ตัวอย่างเช่นในโซเดียมคลอไรด์ NaCl อะตอมของโซเดียมจะให้เวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ตัวให้กับอะตอมของคลอรีนและกลายเป็นไอออนบวกและอะตอมของคลอรีนซึ่งรับอิเล็กตรอน 1 ตัวจะกลายเป็นแอนไอออน ไอออนบวกที่มีประจุลบจะถูกดึงดูดและเกิดพันธะไอออนิก (รูปที่ 3)
รูป: 3. การสร้างพันธะไอออนิกในโซเดียมคลอไรด์
เกลือ, ด่าง, ออกไซด์พื้นฐาน, คาร์ไบด์, ไนไตรด์เป็นของ สารประกอบไอออนิก... สารทั้งหมดเหล่านี้เป็นของแข็งภายใต้สภาวะปกติโดยมีจุดหลอมเหลวสูง (โดยปกติคือ 700-1000 ° C) สารละลายและการละลายของสารเหล่านี้จะนำไฟฟ้า
การหักเหของสารประกอบไอออนิกอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไอออนสามารถดึงดูดไอออนที่มีประจุตรงข้ามในทิศทางใดก็ได้และในปริมาณมาก ดังนั้นไอออนจึงเชื่อมต่อกับตาข่ายคริสตัลอย่างแน่นหนา ตัวอย่างเช่นในโครงผลึกของเกลือทั่วไปไอออนบวกโซเดียมหนึ่งตัวถูกล้อมรอบด้วยแอนไอออนของคลอรีนหกแอนไอออนของคลอรีนแต่ละอันล้อมรอบด้วยโซเดียมไอออนหกตัว (รูปที่ 4) ดังนั้นคริสตัลทั้งหมดของเกลือแกงจึงเป็นเหมือนโมเลกุลขนาดใหญ่หนึ่งโมเลกุลประกอบด้วยไอออนจำนวนมาก และ สูตรเคมี NaCl กำหนดเฉพาะอัตราส่วนในคริสตัล ภายใต้สภาวะปกติโมเลกุล NaCl จะไม่มีอยู่
รูป: 4. แบบจำลองโครงตาข่ายคริสตัลของโซเดียมคลอไรด์
พันธะเคมีหลายประเภทสามารถรับรู้ได้ในสารเดียวพร้อมกัน ตัวอย่างเช่นแอมโมเนียมคลอไรด์ประกอบด้วยพันธะโควาเลนต์ที่เกิดจากกลไกการแลกเปลี่ยนและตัวรับผู้บริจาคเช่นเดียวกับพันธะไอออนิกระหว่างแอมโมเนียมไอออนบวกและคลอไรด์ไอออน (รูปที่ 5)
รูป: 5. การสร้างพันธะเคมีในแอมโมเนียมคลอไรด์
สรุปบทเรียน
คุณได้เรียนรู้แล้วว่าพันธะเคมีคืออะไรและทำไมจึงเกิดขึ้นความแตกต่างระหว่างพันธะโคเวเลนต์และพันธะไอออนิกคืออะไรวิธีการแสดงโครงร่างของการก่อตัวของพันธะเคมีในสารต่างๆ
รายการอ้างอิง
1. Novoshinskiy I.I. , Novoshinskaya N.S. เคมี. หนังสือเรียนสำหรับป. 10 ทั่วไป. สถาบัน ระดับโปรไฟล์ - ม.: OOO "TID" Russian Word - RS ", 2008. (§§ 8, 14)
2. Kuznetsova N.E. , Litvinova T.N. , Levkin A.N. เคมี: เกรด 11: หนังสือเรียนสำหรับนักเรียนทั่วไป สถาบัน (ระดับโปรไฟล์): ใน 2 ชั่วโมงส่วนที่ 2. M .: Ventana-Graf, 2008. (§9)
3. Radetsky A.M. เคมี. สื่อการสอน เกรด 10-11 - ม.: การศึกษา, 2554. (น. 88-95)
4. Khomchenko I. D. การรวบรวมโจทย์และแบบฝึกหัดวิชาเคมีสำหรับมัธยมปลาย - M .: RIA "คลื่นลูกใหม่": สำนักพิมพ์ Umerenkov, 2008 (น. 39-41)
การบ้าน
1. ค. 39-40 เลขที่ 7.3, 7.5, 7.7, 7.17 จากการรวบรวมปัญหาและแบบฝึกหัดวิชาเคมีสำหรับมัธยมปลาย (Khomchenko I.D. ), 2551
2. มีการเสนอรายชื่อสาร: H 2 S, CO, KOH, K 2 O, Na 2 SO 4, CuCl 2, HI, S, PCl 3, N 2 O 5 เขียนสูตรของสารจากมัน: a) ด้วยพันธะไอออนิก b) ด้วยพันธะโควาเลนต์
3. เขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุล SO 2 แสดงค่าชดเชยของความหนาแน่นของอิเล็กตรอน ระบุชนิดของพันธะเคมี
เธอเป็นคนแรกที่อธิบายโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนและมีส่วนในการสร้างความคิดเกี่ยวกับพันธะเคมีและลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของมัน ตามแบบจำลองของบอร์อิเล็กตรอนสามารถครอบครองตำแหน่งในอะตอมซึ่งสอดคล้องกับสถานะพลังงานบางอย่างเช่นระดับพลังงาน ในปีพ. ศ. 2458 Kossel นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้อธิบายพันธะเคมีในเกลือและในปีพ. ศ. 2459 Lewis นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้เสนอการตีความพันธะเคมีในโมเลกุล พวกเขาเริ่มต้นจากแนวคิดที่ว่าอะตอมของธาตุมีแนวโน้มที่จะบรรลุการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซมีตระกูล (การเติมชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกให้สมบูรณ์) การเป็นตัวแทนของ Kossel และ Lewis เรียกว่าทฤษฎีความจุอิเล็กทรอนิกส์
ความหลากหลายขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ตารางธาตุ ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนในชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก ดังนั้นอิเล็กตรอนวงนอกเหล่านี้จึงมักเรียกว่าวาเลนซ์ สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างทั้งอิเล็กตรอนของชั้นนอกและอิเล็กตรอนของชั้นย่อยชั้นในสามารถทำหน้าที่เป็นเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้
พันธะเคมีมีสามประเภทหลัก ได้แก่ โควาเลนต์ไอออนิกโลหะ
ตาราง: ประเภทของพันธะเคมีและคุณสมบัติหลักที่แตกต่าง
| พันธะเคมี | อะตอมที่มีผลผูกพัน | ลักษณะขององค์ประกอบ | กระบวนการอิเล็กทรอนิกส์ | เกิดอนุภาค | เซลล์คริสตัล | ลักษณะของสาร | ตัวอย่างของ |
| ไอออนิก | อะตอมของโลหะและอะตอมอโลหะ | ไฟฟ้า zesty และ ไฟฟ้า - เชิงลบ |
การเปลี่ยนเวเลนซ์อิเล็กตรอน | ไอออนบวกและลบ | ไอออนิก | เกลือ นิวยอร์ก |
NaCl CaO NaOH |
| โควาเลนต์ | อะตอมที่ไม่ใช่โลหะ (มักเป็นอะตอมของโลหะน้อยกว่า) | นิกเกอร์ไฟฟ้า โทรศัพท์มักใช้ไฟฟ้าน้อยลง ใกล้ชิด |
การสร้างคู่อิเล็กตรอนทั่วไปการเติมออร์บิทัลระดับโมเลกุล | โมเลกุล |
โมเลกุล |
ระเหยหรือไม่ระเหย | Br 2 CO 2 C 6 H 6 |
| --------- | ปรมาณู | เหมือนเพชร นิวยอร์ก |
เพชรศรี SiC | ||||
| โลหะ คายา |
อะตอมของโลหะ | ไฟฟ้า ใกล้ชิด |
การบริจาคเวเลนซ์อิเล็กตรอน | ไอออนบวกและก๊าซอิเล็กตรอน | โลหะ | โลหะ คายา |
โลหะและโลหะผสม |
ขอบเขต COVALENT
พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเนื่องจากคู่อิเล็กตรอนทั่วไปที่เกิดขึ้นในเปลือกของอะตอมที่ถูกผูกมัด
จำเป็นต้องแนะนำแนวคิดเรื่องอิเล็กโทรเนกาติวิตี อิเล็กโทรเนกาติวิตีคือความสามารถของอะตอม องค์ประกอบทางเคมี ดึงคู่อิเล็กตรอนทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะเคมีออกไป
ชุดของอิเล็กโทรเนกาติวิตี
อิเล็กโทรเนกาติวิตีสัมพัทธ์ขององค์ประกอบ (อ้างอิงจาก Pauling)
| กลุ่ม | ผม | II | สาม | IV | วี | VI | vii | VIII | |||
| งวด | |||||||||||
| 1 | ซ 2,1 |
เขา - |
|||||||||
| 2 | หลี่ 0,97 |
เป็น 1,47 |
ข 2,01 |
ค 2,50 |
น 3,07 |
โอ 3,5 |
ฉ 4,10 |
เน - |
|||
| 3 | นา 1,01 |
มก 1,23 |
อัล 1,47 |
ศรี 1,74 |
ป 2,1 |
ส 2,6 |
Cl 2,83 |
อา - |
|||
| 4 | เค 0,91 |
Ca 1,04 |
Sc 1,20 |
Ti 1,32 |
V 1,45 |
Cr 1,56 |
Mn 1,60 |
เฟ 1,64 |
บจก 1,70 |
นิ 1,75 |
|
| Cu 1,75 |
Zn 1,66 |
Ga 1,82 |
เก 2,02 |
เช่น 2,20 |
เซ 2,48 |
บ 2,74 |
กฤ - |
||||
| 5 | Rb 0,89 |
Sr 0,99 |
ย 1,11 |
Zr 1,22 |
Nb 1,23 |
โม 1,30 |
Tc 1,36 |
Ru 1,42 |
Rh 1,45 |
พด 1,35 |
|
| Ag 1,42 |
ซีดี 1,46 |
ใน 1,49 |
Sn 1,72 |
Sb 1,82 |
เต 2,01 |
ผม 2,21 |
Xe - |
||||
| 6 | Cs 0,86 |
บา 0,97 |
ลา * 1,08 |
Hf 1,23 |
ตะ 1,33 |
ว 1,40 |
เรื่อง 1,46 |
ระบบปฏิบัติการ 1,52 |
Ir 1,55 |
พ 1,44 |
|
| Au 1,42 |
Hg 1,44 |
Tl 1,44 |
Pb 1,55 |
ไบ 1,67 |
ปอ 1,76 |
ที่ 1,90 |
Rn - |
||||
| 7 | Fr 0,86 |
รา 0,97 |
Ac ** 1,00 |
* แลนทาไนด์ - 1.08 - 1.14 | |||||||
นาน ๆ ครั้ง สารเคมี ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่แยกจากกันและไม่เชื่อมต่อกัน ก๊าซมีเพียงเล็กน้อยที่เรียกว่าก๊าซมีตระกูลเท่านั้นที่มีโครงสร้างเช่นนี้ภายใต้สภาวะปกติ: ฮีเลียมนีออนอาร์กอนคริปทอนซีนอนและเรดอน บ่อยกว่านั้นสารเคมีไม่ได้ประกอบด้วยอะตอมที่กระจัดกระจาย แต่มีการรวมกันเป็นกลุ่มต่างๆ ความสัมพันธ์ของอะตอมดังกล่าวสามารถนับได้หลายหน่วยหลายร้อยหลายพันหรือแม้กระทั่ง อะตอมมากขึ้น... เรียกว่าแรงที่ทำให้อะตอมเหล่านี้อยู่ในองค์ประกอบของกลุ่มดังกล่าว พันธะเคมี.
กล่าวอีกนัยหนึ่งเราสามารถพูดได้ว่าพันธะเคมีคือปฏิสัมพันธ์ที่ให้พันธะระหว่างอะตอมแต่ละตัวกลายเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น (โมเลกุลไอออนอนุมูลผลึก ฯลฯ )
สาเหตุของการก่อตัวของพันธะเคมีคือพลังงานของโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่านั้นน้อยกว่าพลังงานทั้งหมดของอะตอมแต่ละตัวที่ก่อตัวขึ้น
ดังนั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าโมเลกุล XY เกิดขึ้นระหว่างปฏิสัมพันธ์ของอะตอม X และ Y นั่นหมายความว่าพลังงานภายในของโมเลกุลของสารนี้ต่ำกว่าพลังงานภายในของแต่ละอะตอมที่เกิดขึ้น:
E (XY)< E(X) + E(Y)
ด้วยเหตุนี้พลังงานจึงถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อเกิดพันธะเคมีระหว่างอะตอมแต่ละตัว
อิเล็กตรอนของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกที่มีพลังงานยึดเหนี่ยวกับนิวเคลียสต่ำที่สุดเรียกว่า วาเลนซ์... ตัวอย่างเช่นในโบรอนเหล่านี้เป็นอิเล็กตรอน 2 ระดับพลังงาน - 2 อิเล็กตรอนสำหรับ 2 s-วงโคจรและ 1 คูณ 2 น- ออร์บิทัล:
เมื่อเกิดพันธะเคมีขึ้นแต่ละอะตอมจะพยายามหารูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมของก๊าซมีตระกูลเช่น เพื่อให้มีอิเล็กตรอน 8 ตัวในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก (2 สำหรับองค์ประกอบของคาบแรก) ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ากฎออกเตต
ความสำเร็จของการกำหนดรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซมีตระกูลโดยอะตอมนั้นเป็นไปได้หากอะตอมเดี่ยวในตอนแรกเป็นส่วนหนึ่งของเวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกับอะตอมอื่น ๆ ในกรณีนี้จะเกิดคู่อิเล็กตรอนทั่วไป
ขึ้นอยู่กับระดับของการขัดเกลาทางสังคมของอิเล็กตรอนพันธะโควาเลนต์ไอออนิกและโลหะสามารถแยกแยะได้
พันธะโควาเลนต์
พันธะโควาเลนต์มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะ ถ้าอะตอมของอโลหะที่สร้างพันธะโควาเลนต์อยู่ในองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันพันธะดังกล่าวเรียกว่าโควาเลนต์โพลาร์ สาเหตุของชื่อนี้เกิดจากความจริงที่ว่าอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ ยังมีความสามารถที่แตกต่างกันในการดึงดูดคู่อิเล็กตรอนทั่วไป เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้นำไปสู่การกระจัดของคู่อิเล็กตรอนทั่วไปไปยังอะตอมหนึ่งซึ่งเป็นผลมาจากการที่มีประจุลบบางส่วนเกิดขึ้นบนมัน ในทางกลับกันประจุบวกบางส่วนจะถูกสร้างขึ้นบนอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่นในโมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์ คู่อิเล็กตรอน เปลี่ยนจากอะตอมของไฮโดรเจนเป็นอะตอมของคลอรีน:
ตัวอย่างของสารที่มีพันธะโควาเลนต์โพลาร์:
СCl 4, H 2 S, CO 2, PH 3, SiO 2 ฯลฯ
พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของอโลหะที่มีองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน เนื่องจากอะตอมเหมือนกันความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนร่วมกันจึงเหมือนกัน ในเรื่องนี้ไม่มีการสังเกตการกระจัดของคู่อิเล็กตรอน:
กลไกข้างต้นในการสร้างพันธะโคเวเลนต์เมื่ออะตอมทั้งสองให้อิเล็กตรอนสำหรับการสร้างคู่อิเล็กตรอนทั่วไปเรียกว่าการแลกเปลี่ยน
นอกจากนี้ยังมีกลไกการรับ - บริจาค
เมื่อเกิดพันธะโคเวเลนต์โดยกลไกการรับผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอนทั่วไปจะเกิดขึ้นเนื่องจากออร์บิทัลที่เต็มไปด้วยอะตอมหนึ่ง (มีอิเล็กตรอนสองตัว) และออร์บิทัลว่างของอะตอมอื่น อะตอมที่ให้อิเล็กตรอนคู่เดียวเรียกว่าผู้บริจาคและอะตอมที่มีออร์บิทัลอิสระเรียกว่าตัวรับ อะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่ทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอนตัวอย่างเช่น N, O, P, S.
ตัวอย่างเช่นตามกลไกการรับผู้บริจาคการก่อตัวของโควาเลนต์ที่สี่ การสื่อสาร N-H ในแอมโมเนียมไอออนบวก NH 4 +:
นอกจากขั้วแล้วพันธะโควาเลนต์ยังมีลักษณะเป็นพลังงาน พลังงานพันธะคือพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการทำลายพันธะระหว่างอะตอม
พลังงานยึดเหนี่ยวจะลดลงตามรัศมีที่เพิ่มขึ้นของอะตอมที่ถูกผูกมัด อย่างที่เราทราบ รัศมีอะตอม เพิ่มกลุ่มย่อยลงตัวอย่างเช่นสามารถสรุปได้ว่าความแข็งแรงของพันธะฮาโลเจน - ไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นในชุด:
สวัสดี< HBr < HCl < HF
นอกจากนี้พลังงานพันธะยังขึ้นอยู่กับความหลายหลาก - ยิ่งพันธะทวีคูณมากเท่าใดพลังงานก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความหลายหลากพันธะหมายถึงจำนวนคู่อิเล็กตรอนร่วมระหว่างอะตอมสองอะตอม
พันธะไอออนิก
พันธะไอออนิกถือได้ว่าเป็นกรณี จำกัด ของพันธะโคเวเลนต์โพลาร์ ถ้าในพันธะโควาเลนต์ - ขั้วคู่อิเล็กตรอนทั้งหมดถูกแทนที่บางส่วนไปยังอะตอมคู่ใดคู่หนึ่งดังนั้นในไอออนิกนั้นจะถูก "มอบ" ให้กับอะตอมใดอะตอมหนึ่งเกือบทั้งหมด อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนได้รับประจุบวกและกลายเป็น ไอออนบวกและอะตอมซึ่งรับอิเล็กตรอนจากมันได้รับประจุลบและกลายเป็น ไอออน.
ดังนั้นพันธะไอออนิกจึงเป็นพันธะที่เกิดจากแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไอออนบวกกับแอนไอออน
การก่อตัวของพันธะประเภทนี้เป็นลักษณะของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของโลหะทั่วไปและอโลหะทั่วไป
ตัวอย่างเช่นโพแทสเซียมฟลูออไรด์ โพแทสเซียมไอออนบวกเป็นผลมาจากนามธรรมของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากอะตอมที่เป็นกลางและฟลูออรีนไอออนจะเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนตัวหนึ่งติดอยู่กับอะตอมฟลูออรีน:
แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างไอออนที่เกิดขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างสารประกอบไอออนิก
ในระหว่างการสร้างพันธะเคมีอิเล็กตรอนจากอะตอมโซเดียมจะส่งผ่านไปยังอะตอมของคลอรีนและเกิดไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันซึ่งมีระดับพลังงานภายนอกที่สมบูรณ์
พบว่าอิเล็กตรอนจากอะตอมของโลหะไม่ได้หลุดออกจากกันอย่างสมบูรณ์ แต่จะเคลื่อนที่ไปทางอะตอมของคลอรีนเช่นเดียวกับพันธะโคเวเลนต์
สารประกอบไบนารีส่วนใหญ่ที่ประกอบด้วยอะตอมของโลหะเป็นไอออนิก ตัวอย่างเช่นออกไซด์เฮไลด์ซัลไฟด์ไนไตรด์
พันธะไอออนิกยังเกิดขึ้นระหว่างไอออนบวกธรรมดาและแอนไอออนธรรมดา (F -, Cl -, S 2-) เช่นเดียวกับระหว่างไอออนบวกธรรมดาและแอนไอออนเชิงซ้อน (NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, OH -) ดังนั้นสารประกอบไอออนิก ได้แก่ เกลือและเบส (Na 2 SO 4, Cu (NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca (OH) 2, NaOH)
พันธะโลหะ
พันธะประเภทนี้เกิดขึ้นในโลหะ
อะตอมของโลหะทั้งหมดบนชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกมีอิเล็กตรอนที่มีพลังงานยึดเหนี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมต่ำ สำหรับโลหะส่วนใหญ่กระบวนการสูญเสียอิเล็กตรอนจากภายนอกนั้นเอื้ออำนวยอย่างมาก
ในมุมมองของปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอกับนิวเคลียสอิเล็กตรอนในโลหะเหล่านี้เคลื่อนที่ได้มากและกระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในคริสตัลโลหะแต่ละชิ้น
М 0 - ne - \u003d M n +,
โดยที่ M 0 เป็นอะตอมของโลหะที่เป็นกลางและ M n + ไอออนบวกของโลหะชนิดเดียวกัน รูปด้านล่างแสดงภาพประกอบของกระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่
นั่นคืออิเล็กตรอน "นำพา" ไปตามผลึกโลหะโดยแยกตัวออกจากอะตอมของโลหะหนึ่งสร้างไอออนบวกจากนั้นเข้าร่วมกับไอออนบวกอื่นจนกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "ลมอิเล็กทรอนิกส์" และชุดของอิเล็กตรอนอิสระในผลึกของอะตอมที่ไม่ใช่โลหะเรียกว่า "ก๊าซอิเล็กตรอน" ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของโลหะประเภทนี้เรียกว่าพันธะโลหะ
พันธะไฮโดรเจน
หากอะตอมของไฮโดรเจนในสารใด ๆ เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง (ไนโตรเจนออกซิเจนหรือฟลูออรีน) สารดังกล่าวจะมีลักษณะเป็นปรากฏการณ์เช่นพันธะไฮโดรเจน
เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนถูกผูกมัดกับอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีจึงเกิดประจุบวกบางส่วนขึ้นบนอะตอมของไฮโดรเจนและประจุลบบางส่วนบนอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตี ในเรื่องนี้มันจะกลายเป็นแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตที่เป็นไปได้ระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกบางส่วนของโมเลกุลหนึ่งกับอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอีกโมเลกุลหนึ่ง ตัวอย่างเช่นพบพันธะไฮโดรเจนสำหรับโมเลกุลของน้ำ:
เป็นพันธะไฮโดรเจนที่อธิบายจุดหลอมเหลวของน้ำที่สูงผิดปกติ นอกจากน้ำแล้วยังทนทานอีกด้วย พันธะไฮโดรเจน เกิดขึ้นในสารเช่นไฮโดรเจนฟลูออไรด์แอมโมเนียกรดที่มีออกซิเจนฟีนอลแอลกอฮอล์เอมีน