Daleko od ostatniej roli na chemicznym poziomie organizacji świata odgrywa metoda łączenia cząstek strukturalnych, wzajemnego łączenia. Zdecydowana większość prostych substancji, a mianowicie niemetale, ma kowalencyjne niepolarne wiązanie, z wyjątkiem gazów obojętnych. Metale w czystej postaci mają specjalny sposób wiązania, który jest realizowany poprzez socjalizację wolnych elektronów w sieci krystalicznej.
Wszystkie złożone substancje (z wyjątkiem niektórych organicznych) mają kowalencyjne polarne wiązania chemiczne. Rodzaje i przykłady tych związków zostaną omówione poniżej. W międzyczasie trzeba się dowiedzieć, która cecha atomu wpływa na polaryzację wiązania.
Elektronegatywność
Atomy, a raczej ich jądra (które, jak wiemy, są naładowane dodatnio), mają zdolność przyciągania i utrzymywania gęstości elektronowej, w szczególności podczas tworzenia wiązania chemicznego. Ta właściwość została nazwana elektroujemnością. W układzie okresowym jego wartość rośnie w okresach i głównych podgrupach pierwiastków. Wartość elektroujemności nie zawsze jest stała i może się zmieniać, na przykład przy zmianie typu hybrydyzacji, któraorbitale atomowe.
Wiązania chemiczne, których rodzaje i przykłady zostaną wskazane poniżej, a raczej lokalizacja lub częściowe przemieszczenie tych wiązań do jednego z uczestników wiązania, jest dokładnie wyjaśnione przez elektroujemną charakterystykę tego lub innego pierwiastka. Przesunięcie następuje do atomu, dla którego jest silniejsze.
Kowalencyjne wiązanie niepolarne
"Wzór" kowalencyjnego wiązania niepolarnego jest prosty - dwa atomy o tej samej naturze łączą elektrony ich powłok walencyjnych w połączoną parę. Taką parę nazywamy współdzieloną, ponieważ w równym stopniu należy do obu uczestników wiązania. To dzięki uspołecznieniu gęstości elektronowej w postaci pary elektronów atomy przechodzą w bardziej stabilny stan, gdyż dopełniają swój zewnętrzny poziom elektronowy, a „oktet” (lub „dublet” w przypadku prosta substancja wodorowa H2, ma pojedynczy orbital s, który wymaga dwóch elektronów do ukończenia) jest stanem zewnętrznego poziomu, do którego aspirują wszystkie atomy, ponieważ jego wypełnienie odpowiada stan z minimalną energią.
Przykład niepolarnego wiązania kowalencyjnego istnieje w nieorganicznym i, bez względu na to, jak dziwnie to zabrzmi, ale także w chemii organicznej. Ten rodzaj wiązania jest nieodłączny od wszystkich prostych substancji - niemetali, z wyjątkiem gazów szlachetnych, ponieważ poziom wartościowości atomu gazu obojętnego jest już ukończony i ma oktet elektronów, co oznacza, że wiązanie z podobnym nie powoduje sens i jest jeszcze mniej korzystny energetycznie. W substancjach organicznych niepolarność występuje w poszczególnych cząsteczkachpewną strukturę i jest warunkowa.
Kowalencyjne wiązanie polarne
Przykład niepolarnego wiązania kowalencyjnego ogranicza się do kilku cząsteczek prostej substancji, podczas gdy związki dipolowe, w których gęstość elektronów jest częściowo przesunięta w kierunku bardziej elektroujemnego pierwiastka, stanowią zdecydowaną większość. Dowolna kombinacja atomów o różnych wartościach elektroujemności daje wiązanie polarne. W szczególności wiązania w organicznych są kowalencyjnymi wiązaniami polarnymi. Czasami jonowe, nieorganiczne tlenki są również polarne, a w solach i kwasach dominuje jonowy typ wiązania.
Jako skrajny przypadek wiązania polarnego, czasami brane są pod uwagę związki typu jonowego. Jeśli elektroujemność jednego z pierwiastków jest znacznie wyższa niż drugiego, para elektronów jest całkowicie przesunięta ze środka wiązania do niego. W ten sposób następuje rozdział na jony. Ten, kto bierze parę elektronów, zamienia się w anion i otrzymuje ładunek ujemny, a ten, który traci elektron, zamienia się w kation i staje się dodatni.
Przykłady substancji nieorganicznych z kowalencyjnym niepolarnym typem wiązania
Substancje z kowalencyjnym wiązaniem niepolarnym to na przykład wszystkie binarne cząsteczki gazu: wodór (H - H), tlen (O=O), azot (w jego cząsteczce 2 atomy są połączone wiązaniem potrójnym (N N)); ciecze i ciała stałe: chlor (Cl - Cl), fluor (F - F), brom (Br - Br), jod (I - I). Jak również złożone substancje składające się z atomów różnych pierwiastków, ale z tym samymwartość elektroujemności, na przykład wodorek fosforu - pH3.
Organiczne i niepolarne wiązania
Oczywiste jest, że cała materia organiczna jest złożona. Powstaje pytanie, jak może istnieć wiązanie niepolarne w złożonej substancji? Odpowiedź jest dość prosta, jeśli myślisz trochę logicznie. Jeżeli wartości elektroujemności sprzężonych elementów różnią się nieznacznie i nie tworzą momentu dipolowego w związku, wiązanie takie można uznać za niepolarne. To jest dokładnie sytuacja z węglem i wodorem: wszystkie wiązania C-H w organikach są uważane za niepolarne.
Przykładem niepolarnego wiązania kowalencyjnego jest cząsteczka metanu, najprostszego związku organicznego. Składa się z jednego atomu węgla, który zgodnie ze swoją wartościowością jest połączony pojedynczymi wiązaniami z czterema atomami wodoru. W rzeczywistości cząsteczka nie jest dipolem, ponieważ nie ma w niej lokalizacji ładunków, do pewnego stopnia ze względu na strukturę czworościenną. Gęstość elektronowa jest równomiernie rozłożona.
Przykład niepolarnego wiązania kowalencyjnego występuje w bardziej złożonych związkach organicznych. Realizuje się to dzięki efektom mezomerowym, czyli sukcesywnemu wycofywaniu się gęstości elektronowej, która szybko zanika wzdłuż łańcucha węglowego. Tak więc w cząsteczce heksachloroetanu wiązanie C-C jest niepolarne z powodu równomiernego przyciągania gęstości elektronowej przez sześć atomów chloru.
Inne rodzaje linków
Oprócz wiązania kowalencyjnego, które, nawiasem mówiąc, można również przeprowadzić zgodnie z mechanizmem dawcy-akceptora, istnieją jonowe, metaliczne iwiązania wodorowe. Krótka charakterystyka przedostatniej dwójki została przedstawiona powyżej.
Wiązanie wodorowe to międzycząsteczkowe oddziaływanie elektrostatyczne, które obserwuje się, gdy cząsteczka ma atom wodoru i dowolny inny atom, który ma niewspólne pary elektronów. Ten rodzaj wiązania jest znacznie słabszy niż inne, ale ze względu na fakt, że wiele z tych wiązań może tworzyć się w substancji, w znacznym stopniu wpływa na właściwości związku.
