Tabla de Contenidos
Luonnossa on periaatteessa kolmenlaisia kemiallisia sidoksia, jotka pitävät atomeja, molekyylejä ja ioneja yhdessä. Nämä ovat ionisidos, kovalenttinen sidos ja metallisidos. Näistä kolmesta ioni- ja kovalenttiset sidokset ovat yleisimpiä, ja ne ovat vastuussa käytännöllisesti katsoen kaikkien tuntemiemme orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden olemassaolosta.
Nämä kaksi sidosta ovat hyvin erilaisia ja synnyttävät ionisia yhdisteitä tai aineita ja kovalenttisia yhdisteitä tai aineita, joilla on sarja huomattavasti erilaisia ominaisuuksia ja ominaisuuksia.
Myöhemmin teemme ionisidoksen vertailun kovalenttiseen sidokseen ja tuomme esiin tärkeimmät erot näiden kahden sidostyypin ja niitä sisältävien kemiallisten aineiden välillä. Ennen kuin päästään siihen pisteeseen ja ymmärtääkseen sitä paremmin, on kuitenkin ymmärrettävä, miksi atomit sitoutuvat toisiinsa ja mikä määrittää kahden atomin välisen sidoksen tyypin.
Miksi atomit sitoutuvat toisiinsa?
Kemiallisen sidoksen olemassaolo liittyy atomien stabiilisuuteen ja erityisesti niiden elektroniseen konfiguraatioon. Tämä viittaa erityiseen tapaan, jolla elektronit jakautuvat atomin ytimen ympärille.
Osoittautuu, että elektronikonfiguraatioiden osalta jotkut ovat parempia kuin toiset, ja vain jalokaasujen ryhmän alkuaineilla (jaksollisen järjestelmän ryhmä 18) on se, mitä voimme kutsua stabiiliksi elektronikonfiguraatioksi. Tälle elektroniselle konfiguraatiolle on tunnusomaista, että valenssikuoren s- ja p-orbitaalit ovat täysin täytetty 8 elektronilla.
Millään muulla jaksollisen järjestelmän elementillä ei ole tätä vakaata elektronista konfiguraatiota, joten muut atomit pyrkivät yhdistymään toistensa kanssa tyydyttääkseen tarpeensa ympäröidä itsensä 8 ja vain 8 valenssielektronilla, aivan kuten jalokaasut, mikä synnyttää kemian. joukkovelkakirjalaina.
Tarve ympäröidä itsesi 8 valenssielektronilla kutsutaan oktettisäännöksi, ja siihen on periaatteessa kaksi tapaa: luovuttaa (kun niitä on liikaa) tai poistaa (kun puuttuu) valenssielektroneja toisesta atomista tai jakaa valenssielektroni. valenssielektroneja tyydyttämään molemminpuolisesti saman tarpeen. Tapauksesta riippuen muodostuu ionisidos tai kovalenttinen sidos.
ionisidos
Ionisidos on ioniyhdisteissä esiintyvä kemiallinen sidostyyppi. Se on linkki, joka johtuu sähköstaattisen vetovoiman voimasta, joka on olemassa vastakkaisia varauksia sisältävien hiukkasten välillä, joita kutsutaan ioneiksi, ja tästä syystä sen nimi. Positiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan kationeiksi, kun taas negatiivisia anioneiksi.
Ionisidos muodostuu, kun erittäin elektronegatiivinen, ei-metallinen atomi poistaa yhden tai useamman elektronin erittäin sähköpositiivisesta atomista (yleensä metallista). Kun näin tapahtuu, ei-metalliin jätetään negatiivinen varaus, jolloin siitä tulee anioni, kun taas metallille jää positiivinen varaus ja siitä tulee kationi. Koska näillä ioneilla on vastakkaiset varaukset, ne houkuttelevat toisiaan ja muodostavat ionisidoksen.
kovalenttinen sidos
Kovalenttinen sidos on eräänlainen sidos, joka esiintyy pääasiassa samanlaisten alkuaineiden atomien välillä, melkein aina ei-metallien välillä. Toisin kuin ionisidoksessa, kovalenttisessa sidoksessa ei tapahdu elektronien nettosiirtoa atomista toiseen, koska tämä auttaisi vain yhtä atomia täydentämään oktettia, mutta ei toista. Sen sijaan atomit jakavat valenssielektroninsa, joiden kautta ne onnistuvat täydentämään molempien atomien oktetin samanaikaisesti.
Erot ionisidoksen ja kovalenttisen sidoksen välillä
On jo selvitetty, mitä kemiallinen sidos on, ja ioni- ja kovalenttiset sidokset on määritelty. Nyt analysoimme tärkeimpiä eroja näiden kahden sidostyypin ja niitä sisältävien yhdisteiden välillä.
Elementtien tyypit, jotka yhdistävät
ionisidos | Kovalenttisidos |
Aina eri elementtien välillä ja myös eri tyyppisiä. Yleensä sitä esiintyy metallien ja ei-metallien välillä. Esimerkki: | Se esiintyy saman alkuaineen atomien välillä tai hyvin samankaltaisten alkuaineiden atomien välillä, joilla on samanlaiset elektronegatiivisuudet. Se tapahtuu melkein aina ei-metallien ja ei-metallien välillä. |
Ionisidoksia esiintyy pääasiassa metallien ja ei-mentaalien välillä. Syynä on se, että ensimmäisissä on aina joitakin elektroneja jäljellä verrattuna jalokaasuihin, kun taas ei-metalleista yleensä puuttuu elektroneja. Tästä syystä kun metalli liitetään epämetalliin, siirto molempien elementtien välillä tapahtuu siten, että molemmat täyttävät oktettisäännön.
Kovalenttisen sidoksen tapauksessa, koska kahdella identtisellä tai hyvin samankaltaisella atomilla on sama tarve hankkia elektroneja täydentääkseen oktettiaan, ainoa tapa saavuttaa tämä on jakamalla elektronit.
elektronegatiivisuuden erot
ionisidos | Kovalenttisidos |
Elektronegatiivisuuden ero > 1,7 | Puhdas tai ei-polaarinen kovalenttinen: < 0,4 Polaarinen kovalentti: Välillä 0,4 – 1,7 |
Yksi tapa määrittää, muodostavatko kaksi atomia ionisen vai kovalenttisen sidoksen, perustuu niiden elektronegatiivisuuden eroihin. Kun ero on hyvin suuri, sidos on ioninen, kun taas kun se on pieni tai sitä ei ole, se on kovalenttinen.
Kovalenttisista sidoksista voidaan erottaa puhtaat tai ei-polaariset kovalenttiset sidokset, joita esiintyy identtisten atomien välillä (kuten H2-molekyylissä ) tai atomien välillä, joilla on hyvin samanlaiset elektronegatiivit (kuten C:n ja H:n välillä). Jos elektronegatiivisuudessa on eroa, mutta se ei ole kovin suuri, syntyy kovalenttinen sidos, jossa elektronit viettävät enemmän aikaa yhden atomin ympärillä, jolloin syntyy polaarinen sidos.
sitovia energioita
ionisidos | Kovalenttisidos |
Ne ovat välillä 400-4000 kJ/mol | Ne ovat välillä 100-1100 kJ/mol |
Yleensä ionisidos on vahvempi kuin kovalenttinen sidos, vaikka se riippuu sitoutuneista atomeista. Tämän seurauksena ioniyhdisteiden sitoutumisenergiat ovat lähes aina suurempia kuin kovalenttisten yhdisteiden.
Muodostuvien yhdisteiden tyypit
ionisidos | Kovalenttisidos |
Ioniyhdisteet, kuten litiumfluoridi (LiF) tai kaliumkloridi (KCl). | Molekyyliyhdisteet, kuten metaani (CH4 ) ja kovalenttiset verkkokiintoaineet (tai yksinkertaisesti kovalenttiset kiinteät aineet), kuten timantti (hiilen allotrooppi). |
Ionisidokset synnyttävät ioniyhdisteitä, kun taas kovalenttiset sidokset voivat synnyttää joko molekyyliyhdisteitä, kuten vettä tai hiilidioksidia, tai kovalenttisia verkkoyhdisteitä, kuten timanttia, grafiittia ja zeoliitteja, joissa miljoonat atomit ovat liittyneet yhteen muodostaen kaksi- mitta- tai kolmiulotteinen verkko, joka on erittäin vakaa ja kestävä.
Muodostuvien yhdisteiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien erot
Se, että niissä on ionisidoksia tai kovalenttisia sidoksia, antaa eri yhdisteille hyvin erilaisia ominaisuuksia. Seuraavassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä eroista ioniyhdisteiden ja kovalenttisia sidoksia sisältävien aineiden kahden pääluokan välillä, nimittäin molekyylien ja kovalenttisten kiintoaineiden välillä.
Omaisuus | ioniset yhdisteet | molekyyliyhdisteitä | kovalenttiset kiinteät aineet |
sulamis- ja kiehumispiste | Erittäin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. | Alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet | Erittäin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. |
fyysinen tila huoneenlämpötilassa | Ne ovat kiinteitä huoneenlämmössä. | Ne voivat olla sekä kiinteitä että nestemäisiä tai kaasuja huoneenlämpötilassa. | Ne ovat kiinteitä huoneenlämmössä. |
Liukoisuus | Ne liukenevat yleensä veteen ja muihin polaarisiin liuottimiin. | Polaariset molekyyliyhdisteet liukenevat polaarisiin liuottimiin. Polaarittomat aineet ovat liukenemattomia veteen ja muihin polaarisiin liuottimiin, mutta liukenevat moniin ei-polaarisiin orgaanisiin liuottimiin. | Ne eivät yleensä liukene mihinkään liuottimeen. |
Sähkönjohtavuus | Ne eivät johda sähköä kiinteässä tilassa, mutta ne johtavat liuoksessa tai nestemäisessä tilassa (sulat suolat). | Ne eivät johda sähköä. Ne ovat eristäviä materiaaleja. | Jotkut ovat johtimia (kuten grafiitti), kun taas toiset eivät ole (kuten timantti). |
rakenteen tyyppi | kiteisiä kiinteitä aineita. | Jotkut ovat kiteisiä, toiset amorfisia. | kiteisiä kiinteitä aineita. |
Mekaaniset ominaisuudet | kovat hauraat kiinteät aineet | Ne ovat yleensä pehmeitä | kovat hauraat kiinteät aineet |
Yhteenveto ionisidoksen ja kovalenttisen sidoksen eroista
ionisidos | Kovalenttisidos | |
Määritelmä | Voima, joka pitää vastakkaisesti varautuneet ionit yhdessä ioniyhdisteissä. | Voima, joka pitää yhdessä kaksi atomia, jotka jakavat valenssielektroneja. |
Elementtien tyypit, jotka yhdistävät | Aina eri elementtien välillä ja myös eri tyyppisiä. Yleensä sitä esiintyy metallien ja ei-metallien välillä. Esimerkki: | Se esiintyy saman alkuaineen atomien välillä tai hyvin samankaltaisten alkuaineiden atomien välillä, joilla on samanlaiset elektronegatiivisuudet. Se tapahtuu melkein aina ei-metallien ja ei-metallien välillä. |
elektronegatiivisuuden erot | Elektronegatiivisuuden ero > 1,7 | Puhdas tai ei-polaarinen kovalenttinen: < 0,4 Polaarinen kovalentti: Välillä 0,4 – 1,7 |
sitovia energioita | Ne ovat välillä 400-4000 kJ/mol | Ne ovat välillä 100-1100 kJ/mol |
Muodostuvien yhdisteiden tyypit | Ioniyhdisteet, kuten litiumfluoridi (LiF) tai kaliumkloridi (KCl). | – Polaarittomat molekyyliyhdisteet, kuten metaani (CH4). – Polaariset molekyyliyhdisteet, kuten vesi (H 2 O) – Kovalenttinen verkkokiintoaineet (tai yksinkertaisesti kovalenttiset kiinteät aineet), kuten timantti (hiilen allotrooppi). |
Viitteet
Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11. painos). Lontoo, Englanti: Pearson Education.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. painos). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Kemiallinen sidos ja molekyyligeometria. (2020, 29. lokakuuta). Haettu osoitteesta https://espanol.libretexts.org/@go/page/1851