Přemýšleli jste někdy nad tím, co spojuje vesmír? Zde je nápověda: není to průmyslová nádoba kosmického super lepidla. Ne, tajemstvím, jak udržet věci pohromadě, je proces chemické vazby známý jako valentní vazba – kde se elektrony ve vnějších obalech atomů vzájemně spojují a vytvářejí molekuly. Kovalentní vazby jsou jedny z nejmocnějších vazeb ve vesmíru.
Otec kovalentních pout - Irving Langmuir
Svět chemické vědy byl s principem kovalence představen v roce 1919. Budoucí chemik, nositel Nobelovy ceny, Irving Langmuir tento termín vytvořil pro popis molekulárních vazeb tvořených elektrony v nejvzdálenějším obalu nebo mocenství atomů. Termín „kovalentní vazba“ se poprvé začal používat v roce 1939.
Americký chemik Irving Langmuir se narodil v Brooklynu ve státě New York 31. ledna 1881 jako třetí ze čtyř synů Charlese Langmuira a Sadie Comingsové. Langmuir promoval jako metalurgický inženýr na School of Mines na Kolumbijské univerzitě v roce 1903 a získal titul M. A. a Ph.D. v chemii v roce 1906. Jeho práce v povrchové chemii by byla odměněna Nobelovou cenou za chemii v roce 1932.
Atomy a molekuly – opravdu na nich záleží?
Jednoduše řečeno, bez atomů by vesmír neexistoval. Je to proto, že atomy jsou základními stavebními kameny hmoty. Co přesně znamená hmota? Ve fyzikálních a chemických vědách je „hmota“ definována jako ta, která zaujímá prostor a má klidovou hmotu, zejména na rozdíl od energie. Stručně řečeno, „hmota“ je vším.
Atomy se skládají ze tří základních subatomárních částic: protonů, neutronů a elektronů. Protony jsou subatomární částice, které si udržují kladný elektrický náboj. Neutrony jsou subatomární částice, které nemají ani kladný, ani záporný elektrický náboj, tedy neutrální. Protony a neutrony se spojují a tvoří jádro atomu. Elektrony, poslední typ subatomární částice, si udržují záporný elektrický náboj a obíhají kolem atomového jádra jako mrak.
Co jsou tedy molekuly? Molekuly nejsou nic víc nebo méně než atomy, které jsou přitahovány k jiným atomům natolik, aby vytvořily vazbu. Valenční vazba.
Molekulární vazba - typy Valentových vazeb
Když se atomy vážou k sobě a tvoří molekuly, proces může probíhat několika různými způsoby. Hlavní způsob vazby atomů je známý jako kovalentní. Termín kovalentní odkazuje na skutečnost, že vazba zahrnuje sdílení jednoho nebo více párů elektronů. Existují také další způsoby, jak mohou atomy tvořit valentní vazby, včetně:
plnou moc zombie
- Iontové vazby nebo vazby vzniká, když jeden atom předá jeden nebo více elektronů jinému atomu.
- Kovové vazby, druhy chemikálií lepení která drží atomy kovů pohromadě. Kovové vazby jsou nucenou přitažlivostí mezi valenčními elektrony a atomy kovu.
Kovalentní molekulární vazby - prvky vs. sloučeniny
Když se mezi atomy vyskytují valentní přitažlivosti, vytvářejí molekulární vazby nebo látky, které jsou buď sloučeninami nebo prvky. Ačkoli se molekulární sloučeniny a molekulární prvky vyskytují v důsledku kovalentních vazeb, existuje mezi nimi také důležitý rozdíl.
Rozdíl mezi molekulou sloučeniny a molekulou prvku je ten, že v molekule prvku jsou všechny atomy stejné. Například v molekule vody (sloučenina) je jeden atom kyslíku a dva atomy vodíku. Ale v molekule kyslíku (prvku) jsou oba atomy kyslík.
Příklady sloučenin kovalentní vazby
Existuje mnoho příkladů sloučenin s kovalentními vazbami, včetně plynů v naší atmosféře, běžných paliv a většiny sloučenin v našem těle. Zde jsou tři příklady.
Molekula metanu (CH4)
Elektronická konfigurace uhlíku je 2,4. Potřebuje 4 další elektrony ve svém vnějším obalu, aby byl jako neon ušlechtilého plynu. K tomu jeden atom uhlíku sdílí čtyři elektrony s jednotlivými elektrony ze čtyř atomů vodíku. Molekula metanu má čtyři jednoduché vazby CH.
Molekula vody (H2O)
Jeden atom kyslíku se spojí se dvěma atomy vodíku. Molekula vody má dvě jednoduché vazby O-H.
oxid uhličitý (CO2)
Jeden atom uhlíku se spojí se dvěma atomy kyslíku. Molekula oxidu uhličitého má dvě vazby C=O.
jak udržet hromádky mimo váš dvůr
Příklady prvků kovalentní vazby
Když podobné atomy tvoří kovalentní molekulární vazby, výsledkem jsou kovalentní prvky. Nekovové kovalentní prvky nalezené v periodické tabulce zahrnují:
beran ventilační žraloci
- vodík
- uhlík
- dusík
- fosfor
- kyslík
- síry a selenu.
Kromě toho všechny halogenové prvky, včetně:
- fluor
- chlór
- bróm
- jod a astat, jsou všechny kovalentní nekovové prvky.
Polární a nepolární kovalentní vazby
Na rozdíl od iontových vazeb se kovalentní vazby často tvoří mezi atomy, kde jeden z atomů nemůže snadno dosáhnout konfigurace elektronového obalu vzácného plynu ztrátou nebo ziskem jednoho nebo dvou elektronů. ... Proto atomy, které se vážou kovalentně, sdílejí své elektrony, aby dokončily svůj valenční obal.
Čím větší je rozdíl elektronegativity, tím je vazba iontičtější. Vazby, které jsou částečně iontové, jsou polární kovalentní vazby. Nepolární kovalentní vazby se stejným sdílením elektronů vazby vznikají, když jsou elektronegativity dvou atomů stejné.
Příklady polárních kovalentních vazeb
V polární kovalentní vazbě stráví elektrony sdílené atomy v průměru větší množství času blíže k jádru kyslíku než jádru vodíku. To je způsobeno geometrií molekuly a velkým rozdílem elektronegativity mezi atomem vodíku a atomem kyslíku.
Molekula vody, zkráceně H2O, je příkladem polární kovalentní vazby. Elektrony jsou sdíleny nerovnoměrně, přičemž atom kyslíku tráví s elektrony více času než atomy vodíku. Protože elektrony tráví více času s atomem kyslíku, nese částečný záporný náboj.
Příklady nepolárních kovalentních vazeb
U nepolárních molekul je méně pravděpodobné, že se budou moci rozpouštět ve vodě. Nepolární látka je látka bez dipólu, což znamená, že má ve své molekulární struktuře rovnoměrné rozložení elektronů. Příklady zahrnují oxid uhličitý, rostlinné oleje a ropné produkty.
Příkladem nepolární kovalentní vazby je vazba mezi dvěma atomy vodíku, protože stejně sdílejí elektrony. Dalším příkladem nepolární kovalentní vazby je vazba mezi dvěma atomy chloru, protože také rovnoměrně sdílejí elektrony.
Kovalentní vazby – sedm věcí k zapamatování
Zde je několik klíčových poznatků, které vám pomohou zapamatovat si, co jste se právě naučili o kovalentních vazbách:
- Valenční a kovalentní vazby spojují atomy a vytvářejí molekuly.
- Atomy se mohou vázat třemi hlavními způsoby: kovalentními vazbami, iontovými vazbami a kovovými vazbami.
- Termín kovalentní vazba popisuje vazby ve sloučeninách, které jsou výsledkem sdílení jednoho nebo více párů elektronů.
- Iontové vazby, kde se elektrony přenášejí mezi atomy, nastávají, když atomy s pouhými několika elektrony ve svém vnějším obalu dávají elektrony atomům, kterým ve vnějším obalu chybí jen pár elektronů.
- V kovových vazbách ztrácí obrovské množství atomů své elektrony. Jsou drženy pohromadě v mřížce přitažlivostí mezi „volnými“ elektrony a kladnými jádry.
- Atom, který ztratí elektron, se stane kladně nabitým; atom, který získá elektron, se nabije záporně, takže dva atomy jsou přitaženy k sobě elektrickou přitažlivostí protikladů.
- Protože jsou záporně nabité, sdílené elektrony jsou přitahovány rovnoměrně ke kladnému jádru obou zúčastněných atomů. Atomy jsou drženy pohromadě přitažlivostí mezi každým jádrem a sdílenými elektrony.