Apa yang dimaksud dengan ikatan kimia kovalen. Ikatan kovalen

Kovalen, ionik, dan logam adalah tiga jenis ikatan kimia utama.

Mari kita mengenal lebih jauh tentangnya ikatan kimia kovalen. Mari kita perhatikan mekanisme kemunculannya. Mari kita ambil contoh pembentukan molekul hidrogen:

Awan simetris berbentuk bola yang dibentuk oleh elektron 1s mengelilingi inti atom hidrogen bebas. Ketika atom mendekati jarak tertentu, sebagian orbitalnya tumpang tindih (lihat gambar), akibatnya, awan molekul dua elektron muncul di antara pusat kedua inti, yang memiliki kerapatan elektron maksimum di ruang antar inti. Dengan peningkatan kepadatan muatan negatif, terjadi peningkatan kuat gaya tarik-menarik antara awan molekul dan inti.

Jadi, kita melihat bahwa ikatan kovalen terbentuk karena tumpang tindih awan elektron atom, yang disertai dengan pelepasan energi. Jika jarak inti atom yang mendekat sebelum bersentuhan adalah 0,106 nm, maka setelah awan elektron tumpang tindih menjadi 0,074 nm. Semakin besar tumpang tindih orbital elektron, semakin kuat ikatan kimianya.

Kovalen ditelepon ikatan kimia yang dilakukan oleh pasangan elektron. Senyawa yang mempunyai ikatan kovalen disebut homeopolar atau atom.

Ada dua jenis ikatan kovalen: kutub Dan non-polar.

Untuk non-polar Dalam ikatan kovalen, awan elektron yang dibentuk oleh sepasang elektron yang sama terdistribusi secara simetris terhadap inti kedua atom. Contohnya adalah molekul diatomik yang terdiri dari satu unsur: Cl 2, N 2, H 2, F 2, O 2 dan lain-lain, pasangan elektron yang dimiliki kedua atom sama.

Di kutub Dalam ikatan kovalen, awan elektron bergeser ke arah atom dengan keelektronegatifan relatif lebih tinggi. Misalnya molekul senyawa anorganik yang mudah menguap seperti H 2 S, HCl, H 2 O dan lain-lain.

Pembentukan molekul HCl dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Karena elektronegativitas relatif atom klor (2,83) lebih besar dari atom hidrogen (2.1), pasangan elektron bergeser ke atom klor.

Selain mekanisme pertukaran, pembentukan ikatan kovalen juga terjadi karena tumpang tindih donor-akseptor mekanisme pembentukannya. Ini adalah mekanisme di mana pembentukan ikatan kovalen terjadi karena adanya awan dua elektron dari satu atom (donor) dan orbital bebas atom lain (akseptor). Mari kita lihat contoh mekanisme pembentukan amonium NH 4+. Dalam molekul amonia, atom nitrogen memiliki awan dua elektron:

Ion hidrogen mempunyai orbital 1s bebas, kita nyatakan sebagai .

Selama pembentukan ion amonium, awan nitrogen dua elektron menjadi sama dengan atom nitrogen dan hidrogen, yang berarti diubah menjadi awan elektron molekul. Akibatnya, ikatan kovalen keempat muncul. Anda dapat membayangkan proses pembentukan amonium dengan diagram berikut:

Muatan ion hidrogen tersebar di antara semua atom, dan awan dua elektron milik nitrogen berbagi dengan hidrogen.

Masih ada pertanyaan? Tidak tahu bagaimana mengerjakan pekerjaan rumah Anda?
Untuk mendapatkan bantuan dari tutor -.
Pelajaran pertama gratis!

blog.site, apabila menyalin materi seluruhnya atau sebagian, diperlukan link ke sumber aslinya.

Bukan rahasia lagi kalau kimia merupakan ilmu yang cukup kompleks dan juga beragam. Banyak reaksi, reagen, bahan kimia, dan istilah rumit dan membingungkan lainnya yang berbeda - semuanya berinteraksi satu sama lain. Namun yang terpenting adalah kita menghadapi kimia setiap hari, baik kita mendengarkan guru di kelas dan mempelajari materi baru atau membuat teh, yang pada umumnya juga merupakan proses kimia.

Dalam kontak dengan

Teman sekelas

Dapat disimpulkan bahwa Anda hanya perlu tahu kimia, memahaminya dan mengetahui cara kerja dunia kita atau beberapa bagiannya adalah hal yang menarik, dan, terlebih lagi, berguna.

Sekarang kita harus berurusan dengan istilah seperti ikatan kovalen, yang bisa bersifat polar atau non-polar. Omong-omong, kata "kovalen" sendiri berasal dari bahasa Latin "co" - bersama-sama dan "vales" - memiliki kekuatan.

Penampakan istilah tersebut

Mari kita mulai dengan fakta itu Istilah "kovalen" pertama kali diperkenalkan pada tahun 1919 oleh Irving Langmuir - Pemenang Hadiah Nobel. Konsep "kovalen" menyiratkan ikatan kimia di mana kedua atom berbagi elektron, yang disebut kepemilikan bersama. Jadi, misalnya, ia berbeda dari logam, yang elektronnya bebas, atau dari ionik, yang satu memberikan elektron sepenuhnya kepada yang lain. Perlu dicatat bahwa itu terbentuk di antara non-logam.

Berdasarkan penjelasan di atas, kita dapat menarik kesimpulan kecil tentang seperti apa proses ini. Itu muncul di antara atom-atom karena pembentukan pasangan elektron yang sama, dan pasangan ini muncul pada sublevel elektron terluar dan pra-eksternal.

Contoh zat yang bersifat polar:

Jenis ikatan kovalen

Ada juga dua jenis: ikatan polar dan, karenanya, ikatan nonpolar. Kami akan menganalisis fitur masing-masing secara terpisah.

Polar kovalen - pembentukan

Apa arti istilah “kutub”?

Yang biasanya terjadi adalah dua atom mempunyai keelektronegatifan yang berbeda, oleh karena itu elektron yang dimilikinya tidak sama, tetapi selalu lebih dekat satu sama lain daripada yang lain. Misalnya, molekul hidrogen klorida, yang elektron ikatan kovalennya terletak lebih dekat ke atom klor, karena keelektronegatifannya lebih tinggi daripada elektronegativitasnya. Namun pada kenyataannya, perbedaan daya tarik elektron cukup kecil untuk terjadinya transfer elektron lengkap dari hidrogen ke klor.

Akibatnya, ketika bersifat polar, kerapatan elektron bergeser ke yang lebih elektronegatif, dan muatan negatif parsial muncul di atasnya. Pada gilirannya, inti yang keelektronegatifannya lebih rendah mengembangkan muatan positif parsial.

Kami menyimpulkan: polar terjadi antara nonlogam berbeda yang berbeda dalam nilai keelektronegatifan, dan elektron terletak lebih dekat ke inti dengan keelektronegatifan lebih besar.

Keelektronegatifan adalah kemampuan beberapa atom untuk menarik elektron dari atom lain, sehingga membentuk reaksi kimia.

Contoh kovalen polar, zat dengan ikatan kovalen polar:

Rumus zat yang memiliki ikatan kovalen polar

Kovalen non polar, perbedaan polar dan non polar

Dan terakhir, non-polar, kita akan segera mengetahui apa itu.

Perbedaan utama antara non-polar dan polar- ini adalah simetri. Jika dalam ikatan polar elektron-elektronnya terletak lebih dekat ke satu atom, maka dalam ikatan non-polar elektron-elektronnya terletak secara simetris, yaitu relatif sama terhadap keduanya.

Patut dicatat bahwa non-polar terjadi antara atom non-logam dari unsur kimia yang sama.

Misalnya, zat dengan ikatan kovalen non-polar:

Selain itu, kumpulan elektron sering disebut hanya awan elektron, berdasarkan hal ini kita menyimpulkan bahwa awan komunikasi elektronik, yang membentuk pasangan elektron yang sama, terdistribusi dalam ruang secara simetris, atau merata dalam kaitannya dengan inti keduanya.

Contoh ikatan kovalen nonpolar dan skema pembentukan ikatan kovalen nonpolar

Namun bermanfaat juga untuk mengetahui cara membedakan antara kovalen polar dan nonpolar.

Nonpolar kovalen- ini selalu merupakan atom dari zat yang sama. H2. CL2.

Artikel ini telah berakhir, sekarang kita tahu apa itu proses kimia, kita tahu bagaimana mendefinisikannya dan ragamnya, kita tahu rumus pembentukan zat, dan secara umum sedikit lebih banyak tentang dunia kita yang kompleks, sukses dalam kimia dan pembentukan formula baru.

Definisi

Ikatan kovalen adalah ikatan kimia yang dibentuk oleh atom-atom yang berbagi elektron valensinya. Prasyarat pembentukan ikatan kovalen adalah tumpang tindih orbital atom (AO) tempat elektron valensi berada. Dalam kasus yang paling sederhana, tumpang tindih dua AO mengarah pada pembentukan dua orbital molekul (MO): MO ikatan dan MO antiikatan (antiikatan). Elektron bersama terletak pada ikatan energi rendah MO:

Komunikasi Pendidikan

Ikatan kovalen (ikatan atom, ikatan homeopolar) - ikatan antara dua atom akibat pembagian elektron dua elektron - satu dari setiap atom:

A. + B. -> A: B

Oleh karena itu, hubungan homeopolar bersifat terarah. Pasangan elektron yang melakukan ikatan secara bersamaan dimiliki oleh kedua atom yang terikat, misalnya:

.. .. ..
: Kl : Kl : H : HAI : H
.. .. ..

Jenis ikatan kovalen

Ada tiga jenis ikatan kimia kovalen, berbeda dalam mekanisme pembentukannya:

1. Ikatan kovalen sederhana. Untuk pembentukannya, setiap atom menyediakan satu elektron tidak berpasangan. Ketika ikatan kovalen sederhana terbentuk, muatan formal atom tetap tidak berubah. Jika atom-atom yang membentuk ikatan kovalen sederhana adalah sama, maka muatan sebenarnya dari atom-atom dalam molekulnya juga sama, karena atom-atom yang membentuk ikatan tersebut memiliki pasangan elektron yang sama, maka ikatan tersebut disebut kovalen non-polar. menjalin kedekatan. Jika atom-atomnya berbeda, maka derajat kepemilikan pasangan elektron bersama ditentukan oleh perbedaan keelektronegatifan atom-atom tersebut, atom dengan keelektronegatifan yang lebih tinggi memiliki pasangan elektron ikatan yang lebih besar, dan oleh karena itu kebenarannya muatan bertanda negatif, maka atom yang keelektronegatifannya lebih rendah memperoleh muatan yang sama, tetapi bertanda positif.

Ikatan sigma (σ)-, pi (π) adalah gambaran perkiraan jenis ikatan kovalen dalam molekul senyawa organik; ikatan σ dicirikan oleh fakta bahwa kerapatan awan elektron maksimum di sepanjang sumbu penghubung inti atom. Ketika ikatan π terbentuk, terjadi apa yang disebut tumpang tindih lateral awan elektron, dan kerapatan awan elektron maksimum “di atas” dan “di bawah” bidang ikatan σ. Misalnya, ambil etilen, asetilena, dan benzena.

Pada molekul etilen C 2 H 4 terdapat ikatan rangkap CH 2 = CH 2, rumus elektroniknya: H:C::C:H. Inti semua atom etilen terletak pada bidang yang sama. Tiga awan elektron dari setiap atom karbon membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom lain pada bidang yang sama (dengan sudut antara keduanya kira-kira 120°). Awan elektron valensi keempat atom karbon terletak di atas dan di bawah bidang molekul. Awan elektron dari kedua atom karbon, yang sebagian tumpang tindih di atas dan di bawah bidang molekul, membentuk ikatan kedua antara atom karbon. Ikatan kovalen pertama yang lebih kuat antara atom karbon disebut ikatan σ; ikatan kovalen kedua yang lebih lemah disebut ikatan π.

Dalam molekul asetilena linier

N-S≡S-N (N: S::: S: N)

ada ikatan σ antara atom karbon dan hidrogen, satu ikatan σ antara dua atom karbon, dan dua ikatan π antara atom karbon yang sama. Dua ikatan π terletak di atas lingkup aksi ikatan σ pada dua bidang yang saling tegak lurus.

Keenam atom karbon dari molekul benzena siklik C 6 H 6 terletak pada bidang yang sama. Terdapat ikatan σ antara atom karbon pada bidang cincin; Setiap atom karbon mempunyai ikatan yang sama dengan atom hidrogen. Untuk membuat ikatan ini, atom karbon menghabiskan tiga elektron. Awan elektron valensi keempat atom karbon, berbentuk angka delapan, terletak tegak lurus terhadap bidang molekul benzena. Setiap awan tersebut tumpang tindih secara merata dengan awan elektron atom karbon tetangganya. Dalam molekul benzena, tidak terbentuk tiga ikatan π terpisah, tetapi sistem elektron π tunggal yang terdiri dari enam elektron, umum untuk semua atom karbon. Ikatan antara atom karbon dalam molekul benzena persis sama.

Ikatan kovalen terbentuk sebagai hasil pembagian elektron (untuk membentuk pasangan elektron yang sama), yang terjadi selama tumpang tindih awan elektron. Pembentukan ikatan kovalen melibatkan awan elektron dari dua atom. Ada dua jenis utama ikatan kovalen:

  • Ikatan kovalen nonpolar terbentuk antara atom bukan logam dari unsur kimia yang sama. Zat sederhana, misalnya O 2, memiliki hubungan seperti itu; nomor 2; Bab 12.
  • Ikatan kovalen polar terbentuk antara atom-atom nonlogam yang berbeda.

Lihat juga

literatur

  • “Kamus Ensiklopedia Kimia”, M., “Ensiklopedia Soviet”, 1983, hal.264.
Kimia organik
Daftar senyawa organik

Yayasan Wikimedia. 2010.

Gagasan pembentukan ikatan kimia menggunakan sepasang elektron milik kedua atom penghubung diungkapkan pada tahun 1916 oleh ahli kimia fisik Amerika J. Lewis.

Ikatan kovalen ada antara atom dalam molekul dan kristal. Hal ini terjadi baik antara atom yang identik (misalnya, dalam molekul H2, Cl2, O2, dalam kristal berlian) dan antara atom yang berbeda (misalnya, dalam molekul H2O dan NH3, dalam kristal SiC). Hampir semua ikatan dalam molekul senyawa organik bersifat kovalen (C-C, C-H, C-N, dll).

Ada dua mekanisme pembentukan ikatan kovalen:

1) pertukaran;

2) donor-akseptor.

Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kovalenterletak pada kenyataan bahwa setiap atom penghubung menyediakan satu elektron tidak berpasangan untuk pembentukan pasangan elektron (ikatan) yang sama. Elektron atom yang berinteraksi harus memiliki spin yang berlawanan.

Mari kita perhatikan, misalnya, pembentukan ikatan kovalen dalam molekul hidrogen. Ketika atom hidrogen mendekat, awan elektronnya saling menembus, yang disebut awan elektron yang tumpang tindih (Gbr. 3.2), kerapatan elektron antar inti meningkat. Inti atom saling tarik menarik. Akibatnya energi sistem berkurang. Ketika atom-atom saling berdekatan, gaya tolak menolak inti atom meningkat. Oleh karena itu, terdapat jarak optimal antar inti (panjang ikatan l), dimana sistem mempunyai energi minimal. Dalam keadaan ini, energi dilepaskan, yang disebut energi pengikat E St.

Beras. 3.2. Diagram awan elektron tumpang tindih selama pembentukan molekul hidrogen

Secara skematis, pembentukan molekul hidrogen dari atom dapat direpresentasikan sebagai berikut (titik berarti elektron, garis berarti sepasang elektron):

N + N→N: N atau N + N→N - N.

Secara umum molekul AB zat lain:

A + B = A: B.

Mekanisme donor-akseptor pembentukan ikatan kovalenterletak pada kenyataan bahwa satu partikel - donor - mewakili pasangan elektron untuk membentuk ikatan, dan partikel kedua - akseptor - mewakili orbital bebas:

SEBUAH: + B = SEBUAH: B.

akseptor donor

Mari kita perhatikan mekanisme pembentukan ikatan kimia pada molekul amonia dan ion amonium.

1. Pendidikan

Atom nitrogen memiliki dua elektron berpasangan dan tiga elektron tidak berpasangan pada tingkat energi terluar:

Atom hidrogen pada sublevel s memiliki satu elektron tidak berpasangan.


Dalam molekul amonia, elektron 2p atom nitrogen yang tidak berpasangan membentuk tiga pasangan elektron dengan elektron dari 3 atom hidrogen:

Dalam molekul NH 3, 3 ikatan kovalen terbentuk sesuai dengan mekanisme pertukaran.

2. Pembentukan ion kompleks – ion amonium.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl atau NH 3 + H + = NH 4 +

Atom nitrogen tetap memiliki pasangan elektron bebas, yaitu dua elektron dengan spin antiparalel dalam satu orbital atom. Orbital atom ion hidrogen tidak mengandung elektron (orbital kosong). Ketika molekul amonia dan ion hidrogen saling mendekat, terjadi interaksi antara pasangan elektron bebas atom nitrogen dan orbital kosong ion hidrogen. Pasangan elektron bebas menjadi umum pada atom nitrogen dan hidrogen, dan ikatan kimia terjadi sesuai dengan mekanisme donor-akseptor. Atom nitrogen dari molekul amonia adalah donor, dan ion hidrogen adalah akseptor:

Perlu dicatat bahwa pada ion NH 4+ keempat ikatannya setara dan tidak dapat dibedakan oleh karena itu, pada ion, muatannya terdelokalisasi (tersebar) ke seluruh kompleks;

Contoh yang diberikan menunjukkan bahwa kemampuan atom untuk membentuk ikatan kovalen ditentukan tidak hanya oleh satu elektron, tetapi juga oleh awan 2 elektron atau adanya orbital bebas.

Menurut mekanisme donor-akseptor, ikatan terbentuk pada senyawa kompleks: - ; 2+ ; 2- dll.

Ikatan kovalen mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

- saturasi;

- arah;

- polaritas dan polarisasi.

Artikel ini membahas tentang apa itu ikatan kovalen nonpolar. Sifat-sifatnya dan jenis atom yang membentuknya dijelaskan. Tempat ikatan kovalen di antara jenis senyawa atom lainnya ditunjukkan.

Fisika atau kimia?

Ada fenomena seperti itu di masyarakat: salah satu bagian dari kelompok yang homogen menganggap bagian lain kurang cerdas, lebih kikuk. Misalnya, orang Inggris menertawakan orang Irlandia, musisi yang memainkan alat musik gesek menertawakan pemain cello, dan penduduk Rusia menertawakan perwakilan kelompok etnis Chukotka. Sayangnya, sains juga tidak terkecuali: fisikawan menganggap ahli kimia sebagai ilmuwan kelas dua. Namun, mereka melakukan hal ini dengan sia-sia: terkadang sangat sulit untuk memisahkan apa itu fisika dan apa itu kimia. Contohnya adalah metode penggabungan atom-atom dalam suatu zat (misalnya, ikatan kovalen nonpolar): struktur atom jelas bersifat fisika; produksi besi sulfida dari besi dan belerang dengan sifat yang berbeda dari Fe dan S adalah pasti kimia, tetapi bagaimana dari dua atom yang berbeda diperoleh senyawa homogen - tidak satu pun atau yang lain. Itu ada di antara keduanya, tetapi secara tradisional ilmu ikatan dipelajari sebagai cabang kimia.

Level elektronik

Jumlah dan susunan elektron dalam suatu atom ditentukan oleh empat bilangan kuantum: bilangan pokok, orbital, magnet, dan spin. Jadi, berdasarkan kombinasi semua bilangan tersebut, hanya terdapat dua elektron s pada orbital pertama, dua elektron s, dan enam elektron p pada orbital kedua, dan seterusnya. Ketika muatan inti meningkat, jumlah elektron juga meningkat, mengisi lebih banyak level. Sifat kimia suatu zat ditentukan oleh berapa banyak dan jenis elektron apa yang terdapat pada kulit atomnya. Ikatan kovalen, polar dan nonpolar, terbentuk jika terdapat satu elektron bebas pada orbital terluar dua atom.

Pembentukan ikatan kovalen

Pertama-tama, perlu dicatat bahwa mengatakan “orbit” dan “posisi” dalam kaitannya dengan elektron dalam kulit elektron atom adalah salah. Menurut prinsip Heisenberg, tidak mungkin menentukan lokasi pasti suatu partikel elementer. Dalam hal ini, akan lebih tepat jika berbicara tentang awan elektron, seolah-olah “dioleskan” di sekitar inti pada jarak tertentu. Jadi, jika dua atom (terkadang unsur kimia yang sama, terkadang berbeda) masing-masing memiliki satu elektron bebas, mereka dapat menggabungkannya menjadi orbital yang sama. Jadi, kedua elektron tersebut dimiliki oleh dua atom sekaligus. Dengan cara ini, misalnya, ikatan kovalen nonpolar terbentuk.

Sifat-sifat ikatan kovalen

Ikatan kovalen memiliki empat sifat: arah, saturasi, polaritas, dan polarisasi. Tergantung pada kualitasnya, sifat kimia zat yang dihasilkan akan berubah: saturasi menunjukkan berapa banyak ikatan yang mampu dibuat oleh atom tertentu, arah menunjukkan sudut antar ikatan, polarisasi ditentukan oleh pergeseran kepadatan ke arah salah satu peserta ikatan. Polaritas dikaitkan dengan konsep seperti elektronegativitas, dan menunjukkan perbedaan ikatan kovalen nonpolar dari ikatan polar. Secara umum, keelektronegatifan suatu atom adalah kemampuan untuk menarik (atau menolak) elektron dari tetangganya dalam molekul stabil. Misalnya, unsur kimia yang paling elektronegatif adalah oksigen, nitrogen, fluor, dan klor. Jika keelektronegatifan dua atom berbeda sama, maka akan timbul ikatan kovalen nonpolar. Hal ini paling sering terjadi jika dua atom dari bahan kimia yang sama digabungkan menjadi sebuah molekul, misalnya H 2, N 2, Cl 2. Namun belum tentu demikian: pada molekul PH 3, ikatan kovalen juga bersifat non-polar.

Air, kristal, plasma

Ada beberapa jenis ikatan di alam: hidrogen, logam, kovalen (polar, nonpolar), ionik. Ikatan ditentukan oleh struktur kulit elektron yang tidak terisi dan menentukan struktur dan sifat zat. Seperti namanya, ikatan logam hanya terdapat pada kristal bahan kimia tertentu. Ini adalah jenis hubungan antara atom logam yang menentukan kemampuannya untuk menghantarkan arus listrik. Faktanya, peradaban modern dibangun di atas properti ini. Air, zat terpenting bagi manusia, merupakan hasil ikatan kovalen antara satu atom oksigen dan dua atom hidrogen. Sudut antara kedua sambungan ini menentukan sifat unik air. Banyak zat, selain air, memiliki khasiat yang bermanfaat hanya karena atom-atomnya dihubungkan oleh ikatan kovalen (polar dan non-polar). Ikatan ionik paling sering terjadi pada kristal. Yang paling indikatif adalah khasiat laser yang bermanfaat. Kini hadir dalam berbagai bentuk: dengan fluida kerja berupa gas, cairan, bahkan pewarna organik. Namun laser solid-state masih memiliki rasio daya, ukuran, dan biaya yang optimal. Namun, ikatan kimia kovalen nonpolar, seperti jenis interaksi atom dalam molekul lainnya, melekat pada zat dalam tiga keadaan agregasi: padat, cair, gas. Untuk keadaan agregat keempat materi, plasma, tidak masuk akal membicarakan hubungan. Faktanya, ini adalah gas panas yang sangat terionisasi. Namun, molekul zat padat dalam kondisi normal - logam, halogen, dll. - dapat berada dalam keadaan plasma. Patut dicatat bahwa keadaan agregat materi ini menempati volume terbesar di Alam Semesta: bintang, nebula, bahkan ruang antarbintang adalah campuran berbagai jenis plasma. Partikel terkecil yang dapat menembus panel surya satelit komunikasi dan menonaktifkan sistem GPS adalah plasma suhu rendah yang berdebu. Jadi, dunia yang akrab bagi manusia, di mana penting untuk mengetahui jenis ikatan kimia suatu zat, mewakili sebagian kecil dari Alam Semesta di sekitar kita.