Wiązanie kowalencyjne

1. Wiązanie kowalencyjne, czyli co jeśli nie bardzo mogę oddać elektron ?

Ostatnio poznaliśmy wiązania jonowe, które polegały na tym, że jeden atom oddawał elektrony, a drugi je przyjmował. Dlatego też takie wiązanie mieliśmy pomiędzy lewą (metalami) i prawą (niemetale) układu okresowego. Ale co z każdym innym przypadkiem? Jak mają się połączyć ze sobą dwa atomy wodoru (H2) czy bromu (Br2) ? Albo co jeśli chcę połączyć z czymś atom, który jest ,,ze środka układu okresowego” ?

Jedynym rozwiązaniem w takiej sytuacji jest współdzielenie elektronów. Oba atomy korzystają ze wspólnej pary elektronowej (jedno wiązanie), lub większej ilości tych elektronów (możliwe są wiązania podwójne czy potrójne). Elektrony te są przyciągane przez dodatnio naładowane jądra obu atomów, co stanowi siłę, która trzyma wszystkie atomy razem. 

Zobaczmy w takim razie, co się dzieje, kiedy będzie się tworzyć cząsteczka wodoru[1].

Schematycznie opisane tworzenie wiązania kowalencyjnego.

Czyli gdy łączą się dwa niemetale, to wówczas tworzy się między nimi wiązanie kowalencyjne. Pamiętamy, że niemetale mają wysokie energie jonizacji, co oznacza, że ciężko z nich zabrać elektron (raczej nie występują jako kationy). Wynika stąd, że wiązanie jonowe pomiędzy niemetalami jest po prostu niemożliwe, gdyż niemożliwe jest przeniesienie elektronu (żaden atom nie będzie chciał oddać elektronu). 

Znalezione obrazy dla zapytania: couple locking arms, holding glass of wine free pictures
Wiązanie kowalencyjne, jest jak związanie się rękoma. Pojedyncza ręka wciąż należy do jednej osoby, ale oba atomy korzystają z takiego ,,uwiązania” , bo dzięki temu są bardziej stabilne – dziewczyna może np. chcieć złapać się chłopaka w ten sposób, gdy jest oblodzona droga i szuka stabilności.

Wiązanie kowalencyjne polega na uwspólnianiu elektronów – atomy dzielą się ze sobą swoimi elektronami, dzięki czemu każdy z nich jest zadowolony (bo z reguły osiągnął oktet elektronowy)

2. Wiązanie kowalencyjne niejedno ma imię

Czas na nieco dokładniejszy opis wiązania kowalencyjnego. Zacznijmy od tego, że w cząsteczce wodoru (H2), którą przed chwilą analizowaliśmy będziemy mieć wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane. Dzieje się tak dlatego, że oba atomy uczestniczące w tym wiązaniu są takie same − nie ma pomiędzy nimi różnic. 

Te różnice jednak mogą się pojawić w przypadku gdy te dwa atomy będą różne. Wtedy, te wspólne (uwspólnione) elektrony, które łączą oba atomy nie będą podzielone ,,po równo”. Jeden z atomów może silniej przyciągać do siebie elektrony. Sytuację tę można porównać do przeciągania liny pomiędzy atomami. 

Weźmy cząsteczkę HーCl. Ciągnąc (cóż za gra słów!) nasze porównanie z przeciąganiem liny, to dokładnie tak jakby zestawić ze sobą drużynę chłopaczków z podstawówki z mężczyznami już niemalże z liceum. No trochę nierówna walka – na pewno jedna z drużyn mocniej przyciąga do siebie tą linę.

No więc liną są elektrony, drużynami atomy, a do opisu siły służy nam elektroujemność.

Znalezione obrazy dla zapytania: tug of war
Wiązanie jest jak przeciąganie liny. Tutaj mamy dwie drużyny (dwa różne atomy) o różne sile (różnej elektroujemności). Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane polega na tym, że jeden atom mocniej przyciąga do siebie elektrony.

Ostateczny rezultat jest taki, że elektrony dłużej przebywają wokół jądra tego pierwiastka, który je silniej przyciąga. Pamiętamy, że dodawanie elektronów = ładunek ujemny. Zatem ten pierwiastek, który silniej przyciąga do siebie elektrony, ma częściowy ładunek ujemny. Kluczowe jest tutaj słowo ,,częściowy”. Bo nie jest to jon, gdzie nastąpiło stuprocentowe dodanie lub odjęcie elektronu. 

Oczywiście na drugim końcu cząsteczki będziemy mieć sytuację odwrotną, elektrony od tego atomu (o mniejszej elektroujemności) uciekają i pojawia się częściowy ładunek dodatni. Całkowity, sumaryczny, ładunek wynosi zatem dalej zero.

Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Zobacz jak atom chloru ,,pochłania (zasysa)” chmurę elektronową wodoru, jakby kradnąc z niego elektrony.

Atom chloru przyciąga do siebie silniej elektrony niż atom wodoru. Na atomie chloru mamy częściowy ładunek ujemny, natomiast na atomie wodoru jest częściowy ładunek dodatni. Mówiąc inaczej : chlor podkrada elektrony z wodoru, nie jest to równy podział !

Symbole  𝛿 +  oraz  𝛿   oznaczają odpowiednio częściowy ładunek dodatni oraz ujemny. Takie cząsteczki, które mają krańcowe, przeciwne ładunki nazywamy dipolami. Całą cząsteczkę nazwiemy natomiast polarną.

Zatem w cząsteczce HCl pomiędzy atomem wodoru, a atomem chloru mamy do czynienia z wiązaniem kowalencyjnym spolaryzowanym[2].

Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane dalej polega na uwspólnianiu elektronów, tylko po prostu jeden atom mocniej przyciąga do siebie elektrony.

Czyli pozostaje jeszcze wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane, jak możemy się domyśleć. Jeśli linę przeciągałyby dwa bliźniaki, to ona ani drgnie, zostanie idealnie po środka, bo bliźniaki będą mieć taką samą siłę (tą samą elektroujemność).

Znalezione obrazy dla zapytania: identical twins tug of war
Wiązanie kowalencyjne NIEspolaryzowane będzie wtedy, kiedy oba atomy przyciągają elektrony z taką samą (lub bardzo podobną) siłą, w w wyniku czego elektrony są mniej więcej pośrodku obu atomów.

3. Jak rozpoznać kiedy będziemy mieć wiązanie kowalencyjne spolaryzowane i niespolaryzowane ?

Pozostaje jedno ważne pytanie : skąd będziemy wiedzieć kiedy powstanie wiązanie jonowe, a kiedy kowalencyjne !? My już to wiemy – będziemy patrzeć na elektroujemność.

I podobnie jak to było przy wiązaniu jonowym, granica elektroujemności jest, ładnie byśmy powiedzieli – arbitralna i wynosi 0,4. Zobaczmy od razu podsumowanie wiązań :

Podsumowanie wiązań.

4. Ćwiczymy

Ustal i wpisz do tabeli, jaki rodzaj wiązania (kowalencyjne niespolaryzowane, kowalencyjne spolaryzowane, jonowe) występuje w wymienionych związkach. 

Związek MgON2OH2
Rodzaj wiązania

Rozwiązanie :

Związek MgON2OH2
Rodzaj wiązaniajonowekowalencyjne
spolaryzowane
kowalencyjne
niespolaryzowane

[1] Chmura elektronowa to określenie uproszczone. Więcej o tym znajdziesz w dziale budowa atomu. Zapraszam tutaj :

Orbital, czyli opis elektronu na sterydach

[2] Warto czasem zastanowić się nad znaczeniem danego słowa z dwóch powodów. Po pierwsze, zwiększasz swój zasób słownictwa, przez co niektórzy mogą Cię odbierać jako bardziej ogarniętego, a po drugie (być może najważniejsze), redukuje to liczbę rzeczy do zapamiętania, a przecież o to właśnie walczymy w tym ścisłym przedmiocie!

Być może słyszałeś, że społeczeństwo jest spolaryzowane. Jest spolaryzowane chociażby w kwestii aborcji. Inaczej mówiąc, ludzie są podzieleni. Mamy jedną grupę i drugą grupę, podobnie jak w wiązaniu spolaryzowanym, gdzie atomy są podzielone, bo jeden ma większą, drugi mniejszą elektroujemność. Tak samo ludzie i jedni i drudzy mają swoją rację.

Leave a Reply

%d bloggers like this: