Karakteristikat dhe vetitë e lidhjeve kovalente jopolare: një udhëzues i plotë me shembuj

Që nga fillimi i studimeve në lidhje me karakteristikat e materies, shkencëtarët intuituan ekzistencën e një force të aftë për të vendosur lidhje midis specieve të ndryshme. "Grimcat tërhiqen nga njëra-tjetra nga forcat" Kështu tha Isak Njutoni, dhe vite më vonë, falë shpikjes së grumbullit të famshëm voltaik, Jöns Jakob Berzelius do të zhvillonte një teori në lidhje me procesin e kombinimit kimik.

Falë përparimit të studimit të kryer nga shkencëtarë të ndryshëm, sot jemi të sigurt se elemente kimike, ashtu si qeniet njerëzore, ata bashkëveprojnë me njëri-tjetrin, dhe nga ky veprim lindin struktura të reja, bashkime, përbërje dhe një larmi e madhe transformimesh.

Rezultati i një bashkëveprimi të tillë varet nga karakteristikat individuale të secilit atomKjo do të kufizojë llojin e lidhjes së formuar, stabilitetin e përbërjes dhe shumë nga vetitë e saj fizike dhe kimike. Që të formohet një lidhje brenda një molekule, duhet të formohet një lidhje specifike. lidhje kovalente jopolareSpeciet e përfshira duhet të jenë shumë të ngjashme për sa i përket elektronegativitetit.

Kushtet që përcaktojnë formimin e lidhjeve

Edhe pse mund të mendohet se këto procese të formimit të përbërjeve përmes krijimit të lidhjeve ndodhin spontanisht dhe në të gjitha skenarët e mundshëm, e vërteta është se bashkimi midis atomeve Ndodh vetëm kur kushtet përreth procesit janë të favorshme. Faktorë të tillë si temperaturë dhe presion Ato kufizojnë shfaqjen e reaksionit dhe gjithashtu ndryshojnë rezultatin ose karakteristikat e përbërjes së formuar.

Një aspekt tjetër i rëndësishëm është përqendrimi i substancaveKjo përcakton sasinë dhe llojin e përbërësit që do të rezultojë nga procesi i kombinimit. Në shumë reaksione, një ndryshim minimal në raportin e reagentëve mund të shkaktojë formimin e produkteve të ndryshme ose të parandalojë që reaksioni të vazhdojë fare.

L karakteristikat individuale të grimcaveElektronegativiteti i tyre, rrezja atomike dhe konfigurimi elektronik, në veçanti, përcaktojnë sasinë dhe speciet në të cilat ato kombinohen; ato gjithashtu përcaktojnë lloji i lidhjes e cila do të zhvillohet. Duhet të kujtojmë se, sipas shkallës së propozuar nga Linus Pauling, lloji i lidhjes së formuar do të varet nga ndryshimi në elektronegativitet midis specieve:

• Jonik: Diferenca e elektronegativitetit është më e madhe ose e barabartë me 1,7Kjo tregon se ky lloj lidhjeje është karakteristikë e specieve me elektronegativitete shumë të ndryshme, kështu që atomi më elektronegativ Tërheq fort elektrone valence, duke gjeneruar jone pozitive dhe negative që mbahen së bashku nga forcat elektrostatike.
• Kovalente polare: Diferenca midis 1,7 dhe 0,5 afërsisht. Zakonisht formohet midis elementëve të elektronegativitet i lartë (kryesisht jometale) dhe ndodh që përbërja e formuar është rezultat i një ndarje e pabarabartë të elektroneve. Njëri nga atomet e tërheq renë e elektroneve disi më shumë, duke krijuar një lidhje me një karakter të caktuar polariteti.
• Kovalente jopolare: Kjo ndodh kur diferenca e regjistruar është më pak ose e barabartë me 0,4 – 0,5 (megjithëse në shumë raste është praktikisht e barabartë me zero). Në këtë situatë, elektronet ndahen në një mënyrë shumë më të ekuilibruar.

Këto kritere të ndryshimit të elektronegativitetit lejojnë parashikojnë polaritetin e lidhjesNë veçanti, vlerat midis 0 dhe afërsisht 0,4 korrespondojnë me lidhje kovalente jopolare, në të cilën reja e elektroneve shpërndahet pothuajse në mënyrë uniforme midis dy atomeve të lidhura.

Çfarë është një lidhje kovalente jopolare?

Un lidhje kimike Është forca që lidh dy atome së bashku. Këto janë bashkëveprime midis tyre që u japin atyre stabilitet më të madh energjik. Kur disa atome bashkohen me anë të lidhjeve, ato formojnë molekulat ose rrjeta kristalore, të cilat janë baza e të gjithë materies së njohur.

Nga pikëpamja strukturore, një atom është i përbërë nga një bërthamë (protone dhe neutrone) dhe një re prej elektronet që lëvizin përreth. Këto elektrone, veçanërisht ato të guaskë valenceKëto janë elementët që marrin pjesë në lidhje. Një atom i izoluar, në përgjithësi, nuk është shumë i qëndrueshëm, kështu që tenton të bashkëveprojnë me atome të tjera për të arritur konfigurime elektronike më të qëndrueshme, shpesh të ngjashme me ato të gazeve fisnike.

Siç dihet mirë, bërthama e atomeve është e ngarkuar pozitivisht, kështu që tendenca natyrore e dy specieve kimike do të ishte të shtynin njëra-tjetrën. Megjithatë, është re elektronike që rrotullohet rreth bërthamës, gjë që bën të mundur formimin e lidhjeve kimike, pasi mundet ndajnë o transferimi midis atomeve të ndryshme.

Që të formohet një lidhje, speciet kimike të pranishme duhet të plotësojnë një kusht të përgjithshëm: Njëri prej tyre duhet të tregojë mungesë elektronesh në shtresën e tij më të jashtme, dhe tjetri duhet të ketë elektrone të disponueshme për t'i ndarë.Kjo situatë tërheqjeje midis bërthamave pozitive dhe resë së përbashkët të elektroneve bën të mundur që forca shtytëse midis bërthamave të kompensohet nga forca tërheqëse elektron-bërthamë, duke stabilizuar sistemin.

Një lidhje kovalente jopolareNjë lidhje kovalente, e quajtur edhe lidhje kovalente e pastër ose jopolare, është bashkimi i dy atomeve që ndajnë një ose më shumë çifte elektronesh në një mënyrë që praktikisht të barabartëKjo do të thotë, elektronet që formojnë lidhjen kalojnë afërsisht të njëjtën sasi kohe pranë njërit prej atomeve si pranë tjetrit, pa ndonjë ndarje të konsiderueshme të ngarkesave.

Ky lloj lidhjeje ndodh midis dy atome identike (të të njëjtit element) ose midis dy atomeve të ndryshme, por që kanë elektronegativitete të ndryshme shume te ngjashmePër sa i përket ndryshimit të elektronegativitetit, një lidhje kovalente konsiderohet jopolare kur ky ndryshim qëndron midis 0 dhe 0,4 – 0,5Nën këto vlera, shpërndarja e resë së elektroneve është mjaftueshëm simetrike saqë nuk ka pole të përcaktuara qartë.

Molekulat që rezultojnë nga ky lloj lidhjeje nuk kanë ngarkesë neto dhe shpesh janë simetrike në strukturën e saj, gjë që kontribuon që momenti i përgjithshëm dipolar të jetë zero. Nuk është lloji më i bollshëm i lidhjes në të gjitha përbërjet, por është themelor, për shembull, në molekulat diatomike të shumë gazeve dhe në një numër të madh përbërjesh organike.

Llojet e lidhjeve kovalente jopolare sipas elektroneve të përbashkëta

Në një lidhje kovalente jopolare, atomet mund të ndajnë një, dy ose tre palë të elektroneve. Në varësi të numrit të çifteve të përbashkëta, dallohen disa lloje:

• Lidhje e thjeshtë: ajo ndahet një palë e vetme të elektroneve midis dy atomeve. Ky është rasti i lidhjes H-H në molekulën e hidrogjenit (H2).
• Lidhje e dyfishtë: janë të ndara dy palë të elektroneve. Një shembull është lidhja C=C në molekulën e etilenit (C2H4), ku elektronet e përbashkëta shpërndahen pothuajse në mënyrë homogjene midis të dy karboneve.
• Lidhje e trefishtë: janë të ndara tre palë të elektroneve. Një shembull tipik është lidhja N≡N në molekulën e azotit (N2), e cila, pavarësisht forcës së saj të madhe, mbetet një lidhje kovalente jo polare për shkak të barazisë së elektronegativiteteve.

Në të gjitha këto raste, faktori përcaktues nuk është vetëm numri i çifteve të përbashkëta, por edhe barazi ose ngjashmëri në elektronegativitet të atomeve pjesëmarrëse, gjë që siguron mungesën e poleve të shënuara.

Shembuj të lidhjeve kovalente jopolare

Ekzistojnë shembuj të shumtë të lidhjeve kovalente jopolare, si në molekulat e formuara nga atome identike ashtu edhe në ato të formuara nga atome të ndryshme me elektronegativitete të ngjashme. Disa nga rastet më përfaqësuese janë si më poshtë:

• Lidhjet midis atomeve identike: kur formohet një lidhje midis dy atomeve të i njëjti elementDiferenca në elektronegativitet është saktësisht zero. Reja e elektroneve ndahet në mënyrë të barabartë midis të dyjave. Shembuj klasikë janë hidrogjeni (H₂) dhe hidrogjeni (H₂).2), azoti (N2), oksigjeni (O2), fluori (F2), brom (Br2) dhe molekula të tjera diatomike të elementeve jometalike.
• Molekula e hidrogjenit (H2): Dy atome hidrogjeni ndajnë elektronin e tyre të vetëm të valencës për të formuar një lidhje të vetme kovalente. Meqenëse të dy atomet janë identikë, diferenca e elektronegativitetit është zero, kështu që lidhja është qartësisht jopolare.
• Molekula e fluorit (F2Edhe pse fluori është elementi më elektronegativ në tabelën periodike, kur një atom fluori lidhet me një tjetër, asnjëri nuk mund ta tërheqë renë e elektroneve më fort se tjetri. Elektronegativiteti është i njëjtë dhe lidhja është kovalente jopolare.
• Molekula e ozonit (O3Në këtë molekulë, atomi qendror i oksigjenit është i lidhur me dy atome të tjera të oksigjenit me anë të lidhjeve kovalente. Lidhjet OO janë, individualisht, kovalent jopolar sepse ato ndodhin midis atomeve me elektronegativitet të barabartë, megjithëse molekula e plotë ka një strukturë më komplekse dhe efekte të caktuara rezonante.
• Molekula e azotit (N2): çdo atom azoti ndan tre elektronet e tij të valencës të paçiftuara me tjetrin, duke formuar një lidhje e trefishtëDiferenca në elektronegativitet është zero, kështu që lidhja N≡N është kovalente jopolare dhe jashtëzakonisht e fortë.
• Lidhjet CH4 në metan (CH44Metani është një rast interesant, meqenëse lidhjet e tij C-H ndodhin midis atomeve të elementeve të ndryshëm. Diferenca e elektronegativitetit midis karbonit dhe hidrogjenit është afër 0,4Kjo vlerë qëndron në vijën kufitare midis një lidhjeje jopolare dhe një lidhjeje paksa polare. Në shumë kontekste, ajo konsiderohet si një shembull i një lidhjeje kovalente jopolare, ose të paktën një lidhjeje me polaritet shumë të ulët. Për më tepër, gjeometri tetraedrale Vetitë e metanit bëjnë që, edhe pse çdo lidhje mund të ketë një polaritet të lehtë, momentet dipolare anulojnë njëra-tjetrën dhe e gjithë molekula është jopolare.
• Molekula etilenit (C2H4): etileni ka katër lidhje CH3 dhe një Lidhje e dyfishtë C=CSi lidhjet CH (me polaritet shumë të ulët) ashtu edhe lidhja C=C janë lidhje kovalente jopolare për sa i përket shpërndarjes së ngarkesës. Molekula në përgjithësi shfaq një simetri që përforcon karakterin e saj jopolar.
• Sulfur karboni (CS2): kjo përbërje përmban një atom karboni të lidhur linearisht me dy atome squfuri përmes lidhje të dyfishta C=S. Diferenca në elektronegativitet midis karbonit dhe squfurit nuk është shumë e madhe, kështu që lidhjet kanë një karakter të dobët polar. Përveç kësaj, gjeometria lineare bën që çdo moment dipoli potencial të anulojë njëri-tjetrin, duke rezultuar në një molekulë të përgjithshme jopolare.

Në të gjitha këto shembuj, ose elektronegativitetet janë të barabarta, ose ndryshimi është nën 0,4 - 0,5, e cila garanton një shpërndarje pothuajse uniforme të resë elektronike të përbashkët.

Karakteristikat e përbërjeve me lidhje kovalente jopolare

Komponimet e formuara kryesisht nga lidhje kovalente jopolare shfaqin një sërë karakteristikash që i dallojnë ato nga komponimet jonike ose ato me lidhje kovalente fort polare. Ndër karakteristikat e tyre më të rëndësishme janë si më poshtë:

• Ato kanë pika të ulëta shkrirjeje dhe vlimi krahasuar me përbërjet jonike ose metalike. Shumë substanca të këtij lloji janë në gjendje të gaztë ose të lëngët në temperaturën e dhomës, siç është hidrogjeni (H₂).2), azot (N2) ose brom (Br2).
• Ata nuk e përçojnë mirë nxehtësinësepse atyre u mungojnë elektrone të lira ose jone të lëvizshme që mund të transportojnë në mënyrë efikase energjinë termike përmes strukturës.
• I saj i pazgjidhshëm në ujë në temperatura të ndryshme, ose shfaqin tretshmëri shumë të ulët. Si rregull i përgjithshëm, komponimet jopolare Ato kanë tendencë të treten më mirë në tretës jopolarë (siç janë hidrokarbure të caktuara), ndërsa uji është një tretës fort polar.
• I saj përçues të dobët të energjisë elektrikeMeqenëse molekulat e saj janë elektrikisht neutrale dhe nuk shkëputen në jone kur treten, dhe nuk ka bartës të lëvizshëm të ngarkesës, rryma elektrike nuk transmetohet lehtë.
• Molekulat zakonisht janë simetrike në lidhje me një plan ose bosht referimi, gjë që kontribuon që shuma vektoriale e momenteve të mundshme dipolare të lidhjes të jetë zero. Kjo simetri është çelësi që komponimi të sillet si një substancë jopolare në përgjithësi.
• I pranishëm energji relativisht të ulëta lidhëse Krahasuar me disa lidhje jonike ose rrjete kovalente të gjera (siç është diamanti), kjo do të thotë që, në përgjithësi, kërkohet më pak energji për të thyer një lidhje kovalente individuale jopolare sesa për të thyer një lidhje të fortë jonike.
• Ato mund të formojnë trupa të ngurtë, lëngje ose gaze në temperaturën e dhomës, varësisht nga forca e forcave ndërmolekulare (forcat e shpërndarjes së Londrës, dipoli i induktuar, etj.) dhe madhësia e molekulave. Për shembull, azoti (N2) është një gaz, brom (Br2) është lëng dhe komponime organike siç është naftalina (C10H8) janë trupa të ngurtë molekularë.

Të marra së bashku, këto veti shpjegojnë pse shumë komponime me lidhje kovalente jopolare përdoren si tretës organikë, lëndë djegëse ose materiale izoluese, si elektrike ashtu edhe termike.

Procedura për të identifikuar llojin e lidhjes në një molekulë

Nëse dëshironi të identifikoni më saktë nëse lloji i lidhjes në një molekulë është i tip kovalent jopolareMund të ndiqni një procedurë të thjeshtë bazuar në elektronegativitetin e elementeve:

• Së pari, identifikoni se cilët elementë përbëjnë molekulën dhe natyrën e tyre: nëse janë ato metaletAto zakonisht ndodhen në anën e majtë dhe në qendër të tabelës periodike; nëse janë jo metale, gjenden në anën e djathtë (duke përfshirë hidrogjenin në shumë skema studimi).
• Para se të bëni llogaritjen, mund të keni tashmë një nocioni i rezultatitSipas përkufizimit, nëse jeni në prani të dy elementëve jometalikë, do të formohet një përbërje. lidhje kovalentePyetja do të mbetet nëse do të jetë polar apo jopolar.
• Gjeni elektronegativitete për secilin element në tabelën periodike (zakonisht duke përdorur vlerat e shkallës Pauling). Shkruani vlerën që i korrespondon secilit atom që merr pjesë në lidhje.
• Të bëjë një zbritje e thjeshtë midis vlerave të elektronegativitetit (në përgjithësi, vlerë më e lartë minus vlerë më e ulët). Rezultati do t'ju japë ndryshimi i elektronegativitetit midis dy atomeve.
• Krahasoni vlerën e marrë me intervalet e referencës: nëse ndryshimi është më i madh ose i barabartë me 1,7, lidhja do të jetë kryesisht jonike; nëse është midis 0,5 dhe 1,7, konsiderohet kovalente polareDhe nëse është më pak ose e barabartë me 0,4 – 0,5, Bëhet fjalë për një lidhje kovalente jopolare ose me polaritet shumë të ulët.

Përveç kësaj analize sasiore, është e rëndësishme të merret në konsideratë edhe gjeometria e molekulësNjë molekulë mund të përmbajë disa lidhje polare dhe megjithatë të jetë globale jopolare nëse rregullimi hapësinor i lidhjeve bën që momentet dipolare të anulojnë njëri-tjetrin. Një shembull tipik është dioksidi i karbonit (CO₂).2), në të cilën lidhjet C=O janë polare, por gjeometria lineare e bën momentin total dipolar zero.

Kuptoni polariteti i lidhjes dhe polariteti molekular Në kimi është thelbësore të parashikohen veti të tilla si tretshmëria, pikat e shkrirjes dhe të vlimit, reaktiviteti dhe sjellja e substancave në mjedise të ndryshme.

Studimi i hollësishëm i lidhje kovalente jopolare Na lejon të kuptojmë pse kaq shumë substanca të përditshme (gazra atmosferikë, lëndë djegëse, plastikë dhe molekula të tjera organike) shfaqin sjellje fizike shumë të ndryshme nga ato të kripërave jonike ose metaleve, pavarësisht se përbëhen nga disa lloje atomesh që kombinohen në mënyra të ndryshme.