n1.doc
3.2. Kovalent bağKovalent bağ - Bu, bir çift elektronun sosyalleşmesi ile gerçekleştirilen iki elektronlu, iki merkezli bir bağdır.
Hidrojen molekülü H2 örneğini kullanarak bir kovalent bağ oluşum mekanizmasını ele alalım.
Her hidrojen atomunun çekirdeği küresel bir 1s elektron bulutu ile çevrilidir. İki atom birbirine yaklaştığında, birinci atomun çekirdeği ikincinin elektronunu çeker ve birinci atomun elektronu ikinci atomun çekirdeği tarafından çekilir. Sonuç olarak, elektron bulutları ortak bir moleküler bulut oluşumuyla örtüşüyor. Böylece, atomların elektron bulutlarının üst üste binmesinin bir sonucu olarak, kovalent bir bağ oluşur.
Bu şematik olarak şu şekilde tasvir edilebilir:
H + H H : H
Benzer şekilde, klor molekülünde kovalent bir bağ oluşur:
. . . . . . . .
: Cl + Cl Cl : Cl :
. . . . . . . .
Bağ özdeş atomlardan (aynı elektronegatiflik ile) oluşursa, elektron bulutu iki atomun çekirdeğine göre simetrik olarak yerleştirilir. Bu durumda hakkında konuşurlar kovalent kutupsuz bağlantı .
Kovalent polar bağ farklı elektronegatifliğe sahip atomlar etkileştiğinde oluşur.
. . . .
H + Cl H : Cl :
. . . .
Elektron bağ bulutu asimetriktir, daha yüksek elektronegatifliğe sahip atomlardan birine, bu durumda klora kaymıştır.
Verilen örnekler, aşağıdaki şekilde oluşturulan kovalent bağı karakterize etmektedir. değişim mekanizması.
Kovalent bir bağın oluşumu için ikinci mekanizma donör-alıcı... Bu durumda bağ, bir atomun (verici) yalnız elektron çifti ve başka bir atomun (alıcı) serbest yörüngesi nedeniyle oluşur:
H 3 N : + H + +
Kovalent bağa sahip bileşikler denir atomik.
Kimyasal bağ oluşumu için koşullar
1. Sistemin toplam iç enerjisinin azalması durumunda atomlar birbirine yeterince yakın olduğunda kimyasal bir bağ oluşur. Böylece ortaya çıkan molekül, tek tek atomlardan daha kararlıdır ve daha az enerjiye sahiptir.
2. Kimyasal bağ oluşumu her zaman ekzotermik bir süreçtir.
3. Kimyasal bir bağın oluşması için ön koşul, çekirdekler arasında elektron yoğunluğunun artmasıdır.
Örneğin, bir hidrojen atomunun yarıçapı 0,053 nm'dir. Hidrojen atomları sadece bir molekül oluşumu sırasında birbirine yaklaşırsa, çekirdek arası mesafe 0.106 nm olacaktır. Aslında bu mesafe 0.074 nm'dir, bu nedenle çekirdeklerin yaklaşımı elektron yoğunluğunda bir artışa neden olur.
Kimyasal bağın kantitatif özellikleri
1. Bağlanma enerjisi, E, kJ / mol
İletişim enerjisi - Bu, bir bağın oluşumu sırasında açığa çıkan enerjidir veya bir bağı koparmak için harcanması gereken enerji miktarıdır.
Bağ enerjisi ne kadar yüksekse bağ o kadar güçlüdür. Çoğunluğun bağ enerjisi kovalent bileşikler 200 - 800 kJ / mol aralığındadır.
2. Bağ uzunluğu, r 0, nm
Bağlantı uzunluğu atomların merkezleri arasındaki mesafedir (nükleer mesafe).
Bağ uzunluğu ne kadar kısa olursa bağ o kadar güçlü olur.
Tablo 3.1.
Bazı bağların enerji değerleri ve uzunlukları
| İletişim | r 0 , nm | E, kJ / mol |
| C - C | 0, 154 | 347 |
| C \u003d C | 0,135 | 607 |
| C C | 0,121 | 867 |
| H - F | 0,092 | 536 |
| H - Cl | 0,128 | 432 |
| H - Br | 0,142 | 360 |
| SELAM | 0,162 | 299 |
3. Değerlik açıları
mekansal yapıya bağlıdır.
Kovalent bağ özellikleri
1. Kovalent bağın yönü moleküllerin uzamsal yapısını belirleyen, etkileşen atomların elektron yörüngelerinin maksimum örtüşmesi yönünde ortaya çıkar, yani. onların şekli.
Ayırmak -bağ - atomların merkezlerini birbirine bağlayan hat boyunca oluşan bağlar. -bağları oluşabilir s - s, s - p ve p - p elektronik bulutlar.
-bağı yalnızca oluşturulabilir p - p elektronik bulutlar.
-bağ atomların merkezlerini birleştiren çizginin her iki yanında oluşan bir bağdır. Bu bağ yalnızca çoklu bağlara sahip (çift ve üçlü) bileşikler için karakteristiktir.
- ve-bağların oluşum şemaları Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.1.
İncir. 3.1. ve bağların oluşum şemaları.
2. Kovalent bağın doygunluğu - atom tarafından değerlik orbitallerinin tam kullanımı.
3.3. Metalik bağ
Dış enerji seviyesindeki çoğu metalin atomu az sayıda elektron içerir (1 e - 16 element; 2 e - 58 element,
3 e - 4 eleman; Sb ve Bi için her biri 5 e ve Po için 6 e). Son üç element tipik metaller değildir.
Normal koşullar altında, metaller kristal katıdır (cıva hariç). Metal katyonlar, metal kristal kafesin düğümlerinde bulunur.
İncir. 3.2. Eğitim planı metal bağı.
Değerlik elektronları düşük bir iyonlaşma enerjisine sahiptir ve bu nedenle atomda zayıf bir şekilde tutulur. Elektronlar, tüm kristal kafes boyunca hareket eder ve "elektron gazı" veya "değerlik elektronları denizi" olarak adlandırılanları temsil eden tüm atomlarına aittir. Bu nedenle, metallerdeki kimyasal bağ güçlü bir şekilde yerelleştirilir. Bu, metallerin yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, süneklik, plastisite gibi karakteristik özelliklerini belirler.
Metalik bağ, katı ve sıvı haldeki metallerin ve alaşımların karakteristiğidir. Buhar durumunda metaller, kovalent bağlarla bağlanan ayrı moleküllerden (tek atomlu ve iki atomlu) oluşur.
kovalent bağ
kimyasal bağ türü; bir bağ oluşturan iki atomda ortak olan bir çift elektron tarafından gerçekleştirilir. Bir moleküldeki atomlar, tek bir kovalent bağ (H2, H3C-CH3), çift (H2C \u003d CH2) veya üçlü (N2, HCCH) ile bağlanabilir. Elektronegatiflik bakımından farklı olan atomlar sözde formları oluşturur. polar kovalent bağ (HCl, H3C-Cl).
Kovalent bağ
ortak bir elektron çifti (her atomdan bir elektron) tarafından gerçekleştirilen iki atom arasındaki kimyasal bağ türlerinden biri. K. s. moleküllerde olduğu gibi var (herhangi bir birleşik devletler) ve kristal kafesi oluşturan atomlar arasında. K. s. aynı atomları (H2, Cl2 moleküllerinde, elmas kristallerinde) veya farklı (su moleküllerinde, silikon karbür kristallerinde SiC) bağlayabilir. Moleküllerdeki hemen hemen her türlü temel bağ organik bileşikler kovalenttir (C ≈ C, C ≈ H, C ≈ N, vb.). K. s. çok dayanıklı. Bu, parafinik hidrokarbonların düşük kimyasal aktivitesini açıklar. Kristalleri atomik bir kafese sahip, yani kristalin bileşikler yardımıyla oluşan birçok inorganik bileşik, refrakter, yüksek sertlik ve aşınma direncine sahiptir. Bunlar, yeni teknolojide uygulama bulan bazı karbürler, silisitler, borürler, nitrürler (özellikle iyi bilinen borazon BN) içerir. Ayrıca bkz. Değerlik ve Kimyasal Bağ.
══V. A. Kireev.
Wikipedia
Kovalent bağ
Kovalent bağ (enlem. eş - "birlikte" ve vales - "yürürlükte") - bir çift değerlik elektron bulutunun üst üste gelmesiyle oluşan kimyasal bir bağ. İletişimi sağlayan elektronik bulutlara ortak elektronik çift.
Kovalent bağ terimi ilk olarak 1919'da Nobel ödüllü Irving Langmuir tarafından icat edildi. Bu terim, elektronların serbest olduğu bir metal bağına veya atomlardan birinin bir elektron bağışlayıp bir katyon haline geldiği ve diğer bir atomun bir elektron ve anyon haline geldi.
Daha sonra (1927) F. London ve W. Heitler, bir hidrojen molekülü örneğini kullanarak, kuantum mekaniği açısından bir kovalent bağın ilk tanımını yaptılar.
M. Born dalga fonksiyonunun istatistiksel yorumu dikkate alındığında, bağ elektronlarını bulma olasılık yoğunluğu, molekülün çekirdekleri arasındaki boşlukta yoğunlaşır (Şekil 1). Elektron çiftlerinin itme teorisinde, bu çiftlerin geometrik boyutları dikkate alınır. Dolayısıyla, her dönemin elemanları için, elektron çiftinin belirli bir ortalama yarıçapı vardır:
Neona kadar elemanlar için 0,6; Argona kadar elemanlar için 0.75; Kriptona kadar olan elemanlar için 0.75 ve ksenona kadar olan elemanlar için 0.8.
Kovalent bir bağın karakteristik özellikleri - yönlülük, doygunluk, polarite, polarize edilebilirlik - kimyasalı belirler ve fiziki ozellikleri bağlantılar.
İletişimin odak noktası moleküler yapı maddeler ve moleküllerinin geometrik şekli. İki bağ arasındaki açılara bağ açıları denir.
Doygunluk, atomların sınırlı sayıda kovalent bağ oluşturma yeteneğidir. Bir atomun oluşturduğu bağların sayısı, atomun dış yörüngelerinin sayısıyla sınırlıdır.
Bağın polaritesi, atomların elektronegatifliklerindeki farklılıklar nedeniyle elektron yoğunluğunun eşit olmayan dağılımından kaynaklanmaktadır. Bu temelde, kovalent bağlar polar olmayan ve polar (polar olmayan - bir diatomik molekül özdeş atomlardan (H, Cl, N) oluşur ve her atomun elektron bulutları bu atomlara göre simetrik olarak dağıtılır; polar - iki atomlu bir molekül, farklı atomlardan oluşur kimyasal elementlerve ortak elektron bulutu atomlardan birine doğru yer değiştirir, böylece moleküldeki elektrik yükünün dağılımında bir asimetri oluşturarak molekülün dipol momentine yol açar).
Bir bağın polarize edilebilirliği, başka bir reaksiyona giren parçacık dahil olmak üzere, bir dış elektrik alanın etkisi altında bağ elektronlarının yer değiştirmesiyle ifade edilir. Polarize edilebilirlik elektron hareketliliği ile belirlenir. Kovalent bağların polaritesi ve polarize edilebilirliği, polar reaktiflerle ilişkili olarak moleküllerin reaktivitesini belirler.
Bununla birlikte, iki kez Nobel ödüllü L. Pauling, "bazı moleküllerde ortak bir çift yerine bir veya üç elektronun neden olduğu kovalent bağlar vardır" dedi. Tek elektronlu kimyasal bağ, moleküler hidrojen iyonu H'de gerçekleşir.
Moleküler hidrojen iyonu H, iki proton ve bir elektron içerir. Moleküler sistemdeki tek bir elektron, iki protonun elektrostatik itilmesini telafi eder ve onları 1.06 Å (kimyasal bağ uzunluğu H) mesafede tutar. Moleküler sistemin elektron bulutunun elektron yoğunluğunun merkezi, her iki protondan Bohr yarıçapı α \u003d 0.53 A ile eşit uzaklıktadır ve moleküler hidrojen iyonu H'nin simetri merkezidir.
İlk defa böyle bir kavram hakkında kovalent bağ kimya bilimcileri, Gilbert Newton Lewis'in keşfinden sonra konuşmaya başladılar ve bunu iki elektronun toplumsallaşması olarak tanımladılar. Daha sonraki çalışmalar, kovalent bağların ilkesini tanımlamayı mümkün kıldı. Kelime kovalentkimya çerçevesinde bir atomun diğer atomlarla bağ kurma yeteneği olarak düşünülebilir.
Bir örnekle açıklayalım:
Elektronegatiflikte küçük farklılıklar olan iki atom vardır (C ve CL, C ve H). Kural olarak, bunlar soy gazların elektron kabuğunun yapısına mümkün olduğunca yakındır.
Bu koşullar karşılandığında, bu atomların çekirdekleri kendilerine ortak olan elektron çiftine çekilir. Bu durumda, elektron yoğunluğunun yeniden dağıtılması ve sistemin enerjisinin değişmesi nedeniyle Kovalent bağ durumunda olduğu gibi, elektron bulutları birbirleriyle örtüşmez. diğerinin elektron bulutunun bir atomunun çekirdek arası boşluğa "çekilmesiyle". Elektron bulutlarının karşılıklı örtüşmesi ne kadar kapsamlı olursa, bağ o kadar güçlü kabul edilir.
Bu nedenle, kovalent bağ - Bu, iki atoma ait iki elektronun karşılıklı toplumsallaşmasıyla ortaya çıkan bir oluşumdur.
Kural olarak, moleküler içeren maddeler kristal kafes kovalent bir bağ vasıtasıyla oluşturulur. Düşük sıcaklıklarda erime ve kaynama, suda zayıf çözünürlük ve düşük elektriksel iletkenlik karakteristiktir. Dolayısıyla, germanyum, silikon, klor, hidrojen gibi elementlerin yapısının kovalent bir bağa dayandığı sonucuna varabiliriz.
Bu tür bağlantı için tipik özellikler:
- Doygunluk.Bu özellik genellikle şu şekilde anlaşılır: en yüksek miktar belirli atomları oluşturabilecekleri bağlar. Bu sayı, oluşuma katılabilen atomdaki orbitallerin toplam sayısı ile belirlenir. kimyasal bağlar... Öte yandan, bir atomun değeri, bu amaç için halihazırda kullanılan orbitallerin sayısı ile belirlenebilir.
- Odaklanma... Tüm atomlar mümkün olan en güçlü bağları oluşturmaya çalışır. En büyük güç, iki atomun elektron bulutlarının birbirleriyle örtüştüğü için uzaysal yönlülüğü çakıştığı zaman elde edilir. Ek olarak, moleküllerin uzamsal düzenini etkileyen yönlülük gibi bir kovalent bağın özelliği, yani "geometrik şekillerinden" sorumludur.
- Polarize edilebilirlik.Bu hüküm, iki tür kovalent bağ olduğu fikrine dayanmaktadır:
- kutupsal veya dengesiz. Bu türden bir bağ, yalnızca farklı türlerdeki atomlar tarafından oluşturulabilir, örn. elektronegatifliği önemli ölçüde değişen veya toplamın elektron çifti asimetrik olarak bölünmüş.
- elektronegatifliği pratik olarak eşit olan atomlar arasında ortaya çıkar ve elektron yoğunluğunun dağılımı tek tiptir.
Ek olarak, bazı nicel olanlar vardır:
- İletişim enerjisi... Bu parametre karakterize eder kutup bağlantısı gücü açısından. Enerji, iki atom arasındaki bağı kırmak için gereken ısı miktarı ve birleştiklerinde açığa çıkan ısı miktarı olarak anlaşılır.
- Altında bağ uzunluğuve moleküler kimyada, iki atomun çekirdeği arasındaki düz çizginin uzunluğu anlaşılır. Bu parametre aynı zamanda bağ kuvvetini de karakterize eder.
- Dipol moment - değerlik bağının polaritesini karakterize eden bir değer.