Kovalens kötés meghatározása

A kovalens kötés a kémiai kötések olyan típusa, amelyben azonos vagy különböző elemek két atomja egy vagy több vegyértékelektron páron osztozik annak érdekében, hogy a megfelelő oktetteket kiegészítsék. Ez a kötéstípus a leggyakrabban előforduló nemfémes elemek között, de bizonyos esetekben átmeneti fémeket és metalloidokat is tartalmaz.

A kovalens kötések olyan típusú kötések vagy kémiai kötések, amelyek összetartják az összes olyan atomot, amely olyan molekulákat alkot, mint például a víz, a szén-dioxid és a glükóz, vagy a szilárd molekuláris anyagok, például a grafit és a gyémánt, hogy csak néhányat említsünk. Másrészt a kovalens kötések a szerves vegyületekben, különösen a fehérjékben, aminosavakban, zsírokban és trigliceridekben, szénhidrátokban stb.

A kovalens kötés fogalma könnyen megjegyezhető, ha a kovalens szót a „részesedés” és a „valencia” szavak alkotják, jelezve, hogy ez a fajta kötés szinte kizárólag az elemek vegyértékhéj-pályáján elhelyezkedő elektronokat foglal magában . .

A kovalens kötés az ionos kötéssel ellentétes típusú kötés, amelyben az egyik atom ahelyett, hogy megosztaná az elektronokat, eltávolítja az elektronokat a másikból, az első negatív elektromos töltést szerez, míg a második pozitív töltésű marad. Ezeket a fajtákat ionoknak nevezzük (az előbbi anionok, az utóbbiak a kationok), és az ellentétes töltésű ionok között fellépő elektrosztatikus vonzás tartja össze őket.

A kovalens kötések jellemzői

A kovalens kötések számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek egyértelműen megkülönböztetik őket az ionos és fémes kötésektől. Ezek közül néhány a következő:

• Főleg nem fémes elemek , vagy viszonylag hasonló elektronegativitással rendelkező elemek között alakulnak ki. Egy kötés kovalensként való meghatározásához önkényesen 1,7-tel egyenlő vagy kisebb elektronegativitás-különbséget választottak.
• A kovalens kötések átlagosan gyengébbek, mint az ionos kötések . A tipikus kovalens kötés egy móljának megszakításához szükséges energia általában 150-400 kJ/mol, míg az ionos kötéshez általában 600-4000 kJ/mol, még ennél is több.
• Molekuláris vegyületek keletkeznek , amelyek olvadáspontja és forráspontja általában sokkal alacsonyabb, mint az ionos vegyületeké (kivéve a molekuláris szilárd anyagokat, például a grafitot és a gyémántot, amelyek olvadáspontja nagyon magas).
• Irányítottak , ami azt jelenti, hogy azokban az atomokban, amelyek több kovalens kötést képeznek, ezek előnyösen bizonyos irányokba vannak orientálva, így az egyes molekuláris anyagokra jellemző molekuláris geometria alakul ki. _{Például az ammónia (NH 3} ) esetében a három kovalens kötés hidrogénnel egy trigonális alapú piramis élei mentén orientálódik, míg a boránban (BH 3 ₎ a három kötés egyenlő oldalú háromszöget alkot, ami trigonális síkgeometria.
• A kovalens kötések rövidebbek, mint az ionos kötések . Míg a legtöbb ionos vegyületben az atommagok egymástól 160 és 370 pm közötti távolságra vannak, a kovalens vegyületek esetében ez a távolság körülbelül 80 és 200 pm között van az egyszeres kovalens kötések túlnyomó többségénél, csak néhány kivétellel, amelyek megközelítik a 260 pm-t. .
• A kötés hossza a kötés sorrendjével csökken , ami azt jelenti, hogy ugyanazon atompár esetén a kötés rövidebbé válik, ha több elektron osztozik.

A kovalens kötések fajtái

A kovalens kötések nagyon elterjedtek, és nagyon változatosak is, mivel különböző kritériumok szerint osztályozhatók. Az alábbiakban bemutatjuk a kovalens kötések besorolásának legfontosabb kritériumait és az egyes kötéstípusokat.

A kovalens kötések típusai az elektronegativitás különbsége szerint

Az elektronegativitás-különbség határozza meg, hogy az elektronok egyenlő arányban oszlanak meg kovalens kötés kialakulásakor. E kritérium alapján kétféle kovalens kötést különböztethetünk meg:

poláris kovalens kötések

Ezek akkor jönnek létre, ha két olyan elemet kapcsolunk össze, amelyek elektronegativitáskülönbsége 0,4 és 1,7 között van (ezek a tartományok kissé önkényesek). Az ilyen típusú kötéseknél az elektronok nem egyenlően oszlanak meg, mivel az elektronegatívabb atom hosszabb ideig tartja körül az elektronfelhőt, mint a kevésbé elektronegatív, az előbbi részleges negatív, míg a kevésbé elektronegatív pozitív résztöltést.

A töltések ilyen szétválását elektromos dipólusnak nevezik, és ez az oka annak, hogy ezt a fajta kötést poláris kötésnek nevezik. A töltésszétválást a kötés dipólusmomentumán keresztül mérjük. A poláris kötésekkel rendelkező vegyületek lehetnek poláris molekulák, vagy nem, attól függően, hogy az összes dipólusmomentum vektorösszegéből adódik-e a nettó dipólusmomentum.

nempoláris kovalens kötések

Ezek azok a kovalens kötések, amelyek olyan atomok között jönnek létre, amelyek elektronegativitásbeli különbsége kisebb, mint 0,4. Ennél a kötéstípusnál feltételezzük, hogy nem képződik dipólus, így a kötést nem polárisnak mondjuk.

Vannak, akik felismerik a nem poláris kovalens kötés egy alosztályát, amit tiszta kovalens kötésnek neveznek, és amely akkor jön létre, ha ugyanannak az elemnek két pontosan azonos atomja van kovalensen kötve (amellett, hogy ugyanaz az elem, mindkét atomnak azonos hibridizációval is rendelkeznie kell) . Ez a tökéletes kovalens kötés, amelyben az elektronok teljesen egyenlően oszlanak meg, és biztosan állíthatjuk, hogy a dipólusmomentum nulla.

A kovalens kötések típusai az atompályák átfedése szerint (Valence Bond Theory)

A vegyértékkötés-elmélet megállapítja, hogy a kovalens kötés létrejöttéhez a két kötött atom vegyérték-atomi pályáinak át kell fedniük egymást, különben nem lesznek képesek megosztani az elektronokat. Ezen elmélet szerint ezek a pályák kétféleképpen fedhetik át egymást, ami kétféle kovalens kötést eredményez:

σ (szigma) kötések

A szigma kötés az atomi orbitális lebenyek frontális átfedésével jön létre, ezért ez a kötés a két magot összekötő vonal mentén jön létre. Két kötött atom csak az atompályák orientációjával kapcsolatos megszorítások miatt tud σ kötést kialakítani közöttük, hiszen ha az egyik pálya egy irányba mutat, akkor a vegyértékhéjban lévő többi pályának szükségszerűen más irányba kell mutatnia.

π (pi) kötések

Ezek az atompályák oldalirányú átfedésével jönnek létre, általában tiszta, po d típusú atompályák. Ezek a kötések csak akkor jönnek létre, ha két atom egynél több elektronpáron osztozik, és egynél több pi-kötést is képes létrehozni.

A pi-kötésekben megosztott elektronok a két atommagot összekötő vonal felett és alatt vagy annak oldalán helyezkednek el, de soha nem mennek át azon a vonalon.

A kovalens kötések típusai a kötési sorrend vagy a megosztott elektronpárok száma szerint

Mint korábban említettük, kovalens kötésben két atom osztozhat egy vagy több elektronpáron. A megosztott elektronpárok ezt a számát kötési sorrendnek nevezik. Ezen kötési sorrend alapján a kovalens kötések a következőképpen osztályozhatók:

egyetlen kovalens kötés

Ez akkor fordul elő, ha két atom csak egy elektronpáron osztozik. Az egyszeres kovalens kötések mindig σ kötések.

kettős kovalens kötés

Ez az a kovalens kötés, amelyben két elektronpár osztozik. Az egyik elektronpár σ kötést hoz létre a két atommag között, míg a második pár π kötést. Fontos megérteni, hogy bár kettős kötésnek nevezik, és úgy gondolják, hogy egy σ és egy π kötésből áll, valójában a kettős kötés egyszeres kötés.

hármas kovalens kötés

Akkor jön létre, amikor két atom három elektronpáron osztozik. Ebben az esetben a kötés egy σ kötésből és két π kötésből áll. Ez a két π kötés azonban egy üreges hengert alkot, ahol a négy π elektron találkozik, míg a két σ elektron középen találkozik.

A kovalens kötések egyéb speciális típusai

Datív vagy koordináta kovalens kötések

A legtöbb kovalens kötésben mindkét kötött atom egy elektronnal járul hozzá az egyes kötő elektronpárok kialakításához. Létezik azonban a kovalens kötés egy bizonyos típusa, amely meglehetősen gyakori, és Lewis sav-bázis reakció eredményeként jön létre.

Ezekben az esetekben a két atom közül csak az egyik járul hozzá az elektronpárhoz a kovalens kötés kialakításához. Ezt a speciális kötéstípust nevezik datív kötésnek (nyilvánvaló okokból, mivel csak az egyik atom adja vagy járul hozzá a kötéshez szükséges elektronokat) vagy koordinátának. Ez a kovalens kötés típusa, amely a koordinációs vegyületeket jellemzi.

Három mag vagy három centrum kovalens kötései

Egyes speciális molekulákban kovalens kötések jöhetnek létre, amelyekben ugyanaz az elektronpár kettőnél több atom között oszlik meg. Ilyen például az allil-kationok esete, amelyben kettős kovalens kötés konjugált egy vicinális karbokationnal, és egy π kötést képez, amely mindhárom atomot magában foglalja, lehetővé téve, hogy a két π elektron szabadon mozogjon a kötés egyik végéről a másikra. Ezt nevezik áthelyezésnek.

Példák közös kovalens kötésekre

Néhány példa kovalens kötésekre:

• C–H
• C–C
• C–N
• N–N
• N=N
• C=N
• C–O
• C=O
• VAGY = VAGY
• O–H
• Br–Br
• C–F
• C ≡ C
• N ≡ N
• C ≡ N

Hivatkozások

Meghatározása. (nd). A kovalens definíciója . https://definicion.de/kovalente/

Fernandes, AZ (2021, május 10.). Kovalens kötés: jellemzők és típusok (példákkal) . Minden számít. https://www.todamateria.com/enlace-covalente/

Jhoanell, J. (2021, november 18.). Kovalens kötés . ConceptABC. https://conceptoabc.com/enlace-covalente/

Szabadszövegek. (2020. október 30.). 7.5: Ionos és kovalens kötések erősségei . Spanyol LibreTexts. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/07%3A_Enlace_Quimico_y_Geometria_Molecular/7.5%3A_Fortaleza_de_los_enlaces_ionicos_y_covalentes

Martín, M. (2020, március 17.). Amikor kovalens kötésekről beszélünk, a kötések egy meghatározott típusára utalunk . Jellemzők. https://www.caracteristicas.pro/enlaces-covalentes/

Jelentések. (2020, december 15.). Kovalens kötés . https://www.significados.com/enlace-covalente/