Panjang ikatan kovalen disebut jarak antara inti atom yang membentuk ikatan. Panjang ikatan berhubungan langsung dengan jari-jari atom - semakin besar, semakin panjang ikatan.
Nilai jari-jari kovalen beberapa atom (pm; 10 -12 m):
- H = 30 sore;
- F=58;
- O = 73;
- N = 75;
- C=77;
- Cl = 99;
- S=103;
- P=110;
- Si = 118;
- Al = 130.
Dalam molekul simetris (H 2, F 2, Cl 2 ...) setengah dari panjang ikatan disebut jari-jari kovalen. Mengetahui jari-jari kovalen, sangat mudah untuk menghitung panjang ikatan kovalen dalam suatu molekul. Misalnya, panjang ikatan kovalen molekul HF = 30 + 58 = 88 pm.
2. Energi ikatan kovalen
Di bawah energi ikatan kovalen(dinyatakan dalam kkal / mol atau kJ / mol) biasanya memahami energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan (ketika ikatan kovalen terbentuk, energi dilepaskan, ketika diputus, diserap). Semakin tinggi energi ikatan, semakin kuat ikatannya.
Energi ikatan tergantung pada panjangnya - semakin lama ikatan dalam molekul, semakin mudah untuk memutuskannya (menghabiskan lebih sedikit energi).
Energi ikat beberapa molekul (kJ/mol):
- H 2 = 453 (panjang ikatan = 60 pm);
- Cl2 = 242 (198 sore);
- HCl = 431 (129 pm).
3. Polaritas ikatan kovalen
Karakteristik ini menampilkan lokasi pasangan elektron dari dua atom yang membentuk ikatan. Derajat kepolaran ikatan tergantung pada besarnya keelektronegatifan atom-atom pembentuk ikatan (semakin besar, semakin besar polaritas ikatan). Dalam ikatan kovalen yang lebih polar, pasangan elektron yang digunakan bersama lebih bias menuju atom yang lebih elektronegatif (lihat konsep elektronegativitas).
Elektronegativitas adalah nilai tabular yang ditentukan oleh skala Polling. Jauh lebih penting untuk mengetahui bukan keelektronegatifan atom itu sendiri, tetapi perbedaan antara nilai-nilai ini dalam molekul - atom mana yang lebih elektronegatif, dan mana yang lebih kecil.
Polaritas ikatan kovalen dikuantifikasi dengan menggunakan momen dipol(µ), sedangkan sistem dua muatan yang setara, tetapi berlawanan tanda, disebut dipol.
Sangat penting untuk membedakan antara momen dipol ikatan kovalen (polaritasnya) dan momen dipol molekul secara keseluruhan. Dalam molekul diatomik sederhana, kedua parameter ini sama satu sama lain. Gambaran yang sama sekali berbeda diamati pada molekul kompleks, di mana momen dipol molekul adalah jumlah vektor momen dipol ikatan individu.
4. Polarisabilitas ikatan kovalen
Polarisabilitas mengacu pada sejauh mana elektron dapat digantikan oleh medan listrik eksternal yang dihasilkan oleh ion atau molekul polar lainnya.
Polarisabilitas ikatan kovalen berbanding lurus dengan panjangnya, yang secara umum logis - semakin jauh elektron dari inti atom, semakin lemah daya tariknya, oleh karena itu, lebih mudah untuk bergeser di bawah pengaruh eksternal. pengaruh di atasnya. Jadi, dengan peningkatan panjang ikatan, polarisasinya meningkat, yang, pada gilirannya, mengarah pada peningkatan kekuatan asam (misalnya, asam hidroiodik lebih kuat daripada asam fluorida).
Polarisabilitas dan polaritas ikatan berbanding terbalik: ikatan yang kurang polar lebih terpolarisasi, dan sebaliknya.
5. Saturasi ikatan kovalen
Saturasi adalah kemampuan atom untuk membentuk sejumlah ikatan kovalen - semua elektron atom yang "tidak berpasangan" cenderung mengambil bagian dalam pembentukan ikatan. Misalnya, atom hidrogen hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan, sedangkan atom nitrogen memiliki tiga. Untuk alasan ini, senyawa kimia yang paling stabil adalah NH 3, tetapi bukan NH atau NH 2.
6. Orientasi ikatan kovalen
Orientasi mencirikan orientasi spasial ikatan kovalen relatif terhadap ikatan molekul lainnya. Dalam molekul, elektron ikatan kovalen dan pasangan elektron bebas terus-menerus mengalami tolakan timbal balik, akibatnya ikatan kovalen terletak sedemikian rupa sehingga sudut ikatan di antara mereka sesuai dengan prinsip tolakan paling kecil antara elektron (misalnya , dalam molekul air, sudut ikatan adalah 104,5 °).
7. Multiplisitas ikatan kovalen
Dalam beberapa kasus, bukan hanya satu, tetapi dua (ikatan rangkap) atau tiga (ikatan rangkap tiga) pasangan elektron umum (yang disebut ikatan rangkap) dapat terjadi di antara atom.
Ikatan kovalen ganda terbentuk dalam atom yang memiliki dua elektron tidak berpasangan; rangkap tiga - untuk atom yang memiliki tiga elektron tidak berpasangan (lihat Ikatan ganda).
Seperti dapat dilihat dari tabel di bawah, molekul nitrogen sekitar 7 kali "lebih kuat" daripada molekul fluor.
Tabel ketergantungan panjang dan kekuatan ikatan kovalen pada multiplisitasnya.
Panjang komunikasi - jarak antar nuklir. Semakin pendek jarak ini, semakin kuat ikatan kimianya. Panjang ikatan tergantung pada jari-jari atom yang membentuknya: semakin kecil atom, semakin pendek ikatan di antara mereka. Misalnya, panjang ikatan H-O lebih pendek daripada panjang ikatan H-N (karena pertukaran atom oksigen yang lebih kecil).
Ikatan ion adalah kasus ekstrim dari ikatan kovalen polar.
Sambungan logam.
Prasyarat untuk pembentukan koneksi jenis ini adalah:
1) keberadaan elektron dalam jumlah yang relatif kecil di tingkat terluar atom;
2) keberadaan kosong (orbital kosong) di tingkat terluar atom logam
3) energi ionisasi relatif rendah.
Pertimbangkan pembentukan ikatan logam menggunakan natrium sebagai contoh. Elektron valensi natrium, yang terletak di sublevel 3s, relatif dapat dengan mudah bergerak di sepanjang orbital kosong lapisan luar: sepanjang 3p dan 3d. Ketika atom saling mendekat sebagai hasil dari pembentukan kisi kristal, orbital valensi atom tetangga tumpang tindih, karena elektron bergerak bebas dari satu orbit ke orbit lain, membuat hubungan antara SEMUA atom kristal logam.
Pada simpul kisi kristal terdapat ion bermuatan positif dan atom logam, dan di antara keduanya terdapat elektron yang dapat bergerak bebas di seluruh kisi kristal. Elektron ini menjadi umum untuk semua atom dan ion logam dan disebut "gas elektron". Ikatan antara semua ion logam bermuatan positif dan elektron bebas dalam kisi kristal logam disebut ikatan logam.
Kehadiran ikatan logam menentukan sifat fisik logam dan paduan: kekerasan, konduktivitas listrik, konduktivitas termal, kelenturan, keuletan, kilau logam. Elektron bebas dapat membawa panas dan listrik, sehingga menyebabkan sifat fisik utama yang membedakan logam dari non-logam - konduktivitas listrik dan termal yang tinggi.
Ikatan hidrogen.
ikatan hidrogen terjadi antara molekul yang mengandung hidrogen dan atom dengan EO tinggi (oksigen, fluor, nitrogen). Ikatan kovalen H-O, H-F, H-N sangat polar, karena kelebihan muatan positif terakumulasi pada atom hidrogen, dan kelebihan muatan negatif terakumulasi pada kutub yang berlawanan. Gaya tarik elektrostatik muncul antara kutub yang bermuatan berlawanan - ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen dapat bersifat antarmolekul dan intramolekul. Energi ikatan hidrogen kira-kira sepuluh kali lebih kecil daripada energi ikatan kovalen biasa, tetapi bagaimanapun, ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam banyak proses fisikokimia dan biologi. Secara khusus, molekul DNA adalah heliks ganda di mana dua rantai nukleotida dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen antarmolekul antara molekul air dan hidrogen fluorida dapat digambarkan (titik) sebagai berikut:
Zat dengan ikatan hidrogen memiliki kisi kristal molekul. Kehadiran ikatan hidrogen mengarah pada pembentukan asosiasi molekul dan, sebagai akibatnya, pada peningkatan titik leleh dan titik didih.
Selain jenis ikatan kimia utama yang terdaftar, ada juga gaya interaksi universal antara molekul apa pun yang tidak mengarah pada pemutusan atau pembentukan ikatan kimia baru. Interaksi ini disebut gaya van der Waals. Mereka menyebabkan daya tarik molekul zat tertentu (atau berbagai zat) satu sama lain dalam keadaan agregasi cair dan padat.
Berbagai jenis ikatan kimia menentukan keberadaan berbagai jenis kisi kristal (tabel).
Zat molekul memiliki struktur molekul. Zat tersebut mencakup semua gas, cairan, serta zat padat dengan kisi kristal molekuler, seperti yodium. Padatan dengan kisi atom, ionik, atau logam memiliki struktur non-molekul, mereka tidak mengandung molekul.
Meja
| Fitur kisi kristal | Jenis kisi kristal | |||
| Molekuler | ionik | atom | logam | |
| Partikel di situs kisi | molekul | Kation dan anion | atom | Kation dan atom logam |
| Sifat hubungan antar partikel | Gaya interaksi antarmolekul (termasuk ikatan hidrogen) | Ikatan ionik | ikatan kovalen | sambungan logam |
| Kekuatan ikatan | Lemah | tahan lama | Sangat tahan lama | kekuatan yang berbeda |
| Sifat fisika yang khas dari zat | Fusible atau subliming, kekerasan rendah, banyak larut dalam air | Tahan api, keras, getas, banyak larut dalam air. Larutan dan lelehan menghantarkan listrik | Sangat tahan api, sangat keras, praktis tidak larut dalam air | Konduktivitas listrik dan termal yang tinggi, kilau logam, keuletan. |
| Contoh zat | Zat sederhana - non-logam (dalam keadaan padat): Cl 2, F 2, Br 2, O 2, O 3, P 4, belerang, yodium, (kecuali silikon, berlian, grafit); zat kompleks yang terdiri dari atom bukan logam (kecuali garam amonium): air, es kering, asam, halida bukan logam: PCl 3, SiF 4, CBr 4, SF 6, zat organik: hidrokarbon, alkohol, fenol, aldehida, dll . | Garam: natrium klorida, barium nitrat, dll.; alkali: kalium hidroksida, kalsium hidroksida, garam amonium: NH 4 Cl, NH 4 NO 3, dll., oksida logam, nitrida, hidrida, dll. (senyawa logam dengan nonlogam) | Berlian, grafit, silikon, boron, germanium, silikon oksida (IV) - silika, SiC (carborundum), fosfor hitam (P). | Tembaga, kalium, seng, besi dan logam lainnya |
| Perbandingan zat berdasarkan titik leleh dan titik didihnya. | ||||
| Karena gaya interaksi antarmolekul yang lemah, zat tersebut memiliki titik leleh dan titik didih terendah. Selain itu, semakin besar berat molekul zat, semakin tinggi t 0 pl. memiliki. Pengecualian adalah zat antara molekul yang ikatan hidrogennya dapat terbentuk. Misalnya, HF memiliki t 0 pl yang lebih tinggi daripada HCl. | Zat memiliki t 0 pl yang tinggi, tetapi lebih rendah dari zat dengan kisi atom. Semakin tinggi muatan ion yang berada di lokasi kisi dan semakin pendek jarak di antara mereka, semakin tinggi titik leleh zat tersebut. Misalnya, t 0 persegi. CaF 2 lebih tinggi dari t 0 pl. KF. | Mereka memiliki t 0 pl tertinggi. Semakin kuat ikatan antar atom dalam kisi, semakin tinggi t 0 pl. memiliki substansi. Misalnya, Si memiliki t 0 kuadrat lebih rendah dari C. | Logam memiliki t0 pl yang berbeda.: dari -37 0 untuk merkuri hingga 3360 0 untuk tungsten. |
Definisi
Ikatan kovalen adalah ikatan kimia yang terbentuk karena sosialisasi atom dari elektron valensinya. Kondisi wajib untuk pembentukan ikatan kovalen adalah tumpang tindih orbital atom (AO), di mana elektron valensi berada. Dalam kasus yang paling sederhana, tumpang tindih dua AO mengarah pada pembentukan dua orbital molekul (MO): MO ikatan dan MO antiikatan (melonggarkan). Elektron bersama terletak pada energi pengikatan MO yang lebih rendah:
pendidikan komunikasi
Ikatan kovalen (ikatan atom, ikatan homeopolar) - ikatan antara dua atom karena sosialisasi (berbagi elektron) dari dua elektron - satu dari setiap atom:
A. + B. -> A: B
Untuk alasan ini, hubungan homeopolar memiliki karakter terarah. Sepasang elektron yang membuat ikatan secara bersamaan dimiliki oleh kedua atom ikatan, misalnya:
| .. | .. | .. | |||||||||
| : | Cl | : | Cl | : | H | : | HAI | : | H | ||
| .. | .. | .. |
Jenis ikatan kovalen
Ada tiga jenis ikatan kimia kovalen yang berbeda dalam mekanisme pembentukannya:
1. Ikatan kovalen sederhana. Untuk pembentukannya, masing-masing 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 molekul juga sama, karena atom-atom yang membentuk ikatan memiliki pasangan elektron yang sama, ikatan semacam itu disebut kovalen non-polar. menjalin kedekatan. Jika atom berbeda, maka tingkat kepemilikan pasangan elektron yang disosialisasikan ditentukan oleh perbedaan keelektronegatifan atom, atom dengan elektronegativitas yang lebih besar memiliki pasangan elektron ikatan pada tingkat yang lebih besar, dan oleh karena itu benar muatan memiliki tanda negatif, atom dengan elektronegativitas yang lebih rendah masing-masing memperoleh muatan yang sama, tetapi dengan tanda positif.
Sigma (σ)-, pi (π)-ikatan - deskripsi perkiraan jenis ikatan kovalen dalam molekul senyawa organik, ikatan dicirikan oleh fakta bahwa kerapatan awan elektron maksimum di sepanjang sumbu penghubung inti atom. Ketika ikatan- terbentuk, apa yang disebut tumpang tindih lateral awan elektron terjadi, dan kerapatan awan elektron maksimum "di atas" dan "di bawah" bidang ikatan-σ. Misalnya, ambil etilen, asetilen, dan benzena.
Dalam molekul etilen C 2 H 4 ada ikatan rangkap CH 2 \u003d CH 2, rumus elektroniknya adalah: H: C:: C: H. Inti dari 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 di antara mereka kira-kira 120°). Awan elektron valensi keempat atom karbon terletak di atas dan di bawah bidang molekul. Awan elektron seperti itu dari kedua atom karbon, 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 ; ikatan kovalen kedua yang kurang kuat disebut ikatan .
Dalam molekul asetilen linier
H-S≡S-N (N: S::: S: N)
ada ikatan antara atom karbon dan hidrogen, satu ikatan antara dua atom karbon, dan dua ikatan antara atom karbon yang sama. Dua ikatan terletak di atas bidang aksi ikatan dalam dua bidang yang saling tegak lurus.
Keenam atom karbon dari molekul siklik benzena C 6 H 6 terletak pada bidang yang sama. -ikatan bertindak antara atom karbon di bidang cincin; ikatan yang sama ada untuk setiap atom karbon dengan atom hidrogen. Setiap atom karbon menghabiskan tiga elektron untuk membuat ikatan ini. Awan elektron valensi keempat atom karbon, yang berbentuk delapan, terletak tegak lurus terhadap bidang molekul benzena. Setiap awan tersebut tumpang tindih sama dengan awan elektron atom karbon tetangga. Dalam molekul benzena, tidak terbentuk tiga ikatan yang terpisah, tetapi sistem elektron tunggal yang terdiri dari enam elektron, yang umum untuk semua atom karbon. Ikatan antara atom karbon dalam molekul benzena persis sama.
Ikatan kovalen terbentuk sebagai hasil dari sosialisasi elektron (dengan pembentukan pasangan elektron umum), yang terjadi selama tumpang tindih awan elektron. Awan elektron dari dua atom berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kovalen. Ada dua jenis utama ikatan kovalen:
- Ikatan kovalen non-polar terbentuk antara atom non-logam dari unsur kimia yang sama. Zat sederhana memiliki ikatan seperti itu, misalnya, O 2; N2 ; C 12 .
- Ikatan kovalen polar terbentuk antara atom-atom nonlogam yang berbeda.
Lihat juga
literatur
- "Kamus Ensiklopedis Kimia", M., "Ensiklopedia Soviet", 1983, hal.264.
| Kimia organik |
|---|
| Daftar senyawa organik |
| kimia struktural | |
|---|---|
| Ikatan kimia: | Aromatisitas | Ikatan kovalen| Ikatan ion | Sambungan logam | Ikatan hidrogen | Ikatan donor-akseptor | Tautomerisme |
| Tampilan struktur: | Gugus fungsi | Rumus struktur | Rumus kimia | ligan |
| Properti elektronik: | Keelektronegatifan | Afinitas elektron | Energi ionisasi | Dipol | Aturan Oktet |
| Stereokimia: | Atom asimetris | Isomerisme | Konfigurasi | Kiralitas | konformasi |
Yayasan Wikimedia. 2010 .
- Ensiklopedia Politeknik Hebat
IKATAN KIMIA Mekanisme di mana atom bergabung untuk membentuk molekul. Ada beberapa jenis ikatan seperti itu, berdasarkan tarik-menarik muatan yang berlawanan, atau pada pembentukan konfigurasi yang stabil melalui pertukaran elektron. ... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
ikatan kimia- IKATAN KIMIA, interaksi atom-atom, menyebabkan hubungan mereka menjadi molekul dan kristal. Gaya yang bekerja selama pembentukan ikatan kimia sebagian besar bersifat listrik. Pembentukan ikatan kimia disertai dengan penataan ulang ... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar
Saling tarik-menarik atom, yang mengarah pada pembentukan molekul dan kristal. Merupakan kebiasaan untuk mengatakan bahwa dalam sebuah molekul atau dalam kristal di antara atom-atom yang bertetangga terdapat ch. Valensi atom (yang dibahas lebih rinci di bawah) menunjukkan jumlah ikatan ... Ensiklopedia Besar Soviet
ikatan kimia- saling tarik-menarik atom, yang mengarah pada pembentukan molekul dan kristal. Valensi atom menunjukkan jumlah ikatan yang dibentuk oleh atom tertentu dengan atom tetangga. Istilah "struktur kimia" diperkenalkan oleh Akademisi A. M. Butlerov di ... ... Kamus Ensiklopedis Metalurgi
Ikatan ionik adalah ikatan kimia kuat yang terbentuk antara atom dengan perbedaan elektronegativitas yang besar, di mana pasangan elektron yang sama ditransfer sepenuhnya ke atom dengan elektronegativitas yang lebih besar. Contohnya adalah senyawa CsF ... Wikipedia
Ikatan kimia adalah fenomena interaksi atom, karena tumpang tindih awan elektron, partikel pengikat, yang disertai dengan penurunan energi total sistem. Istilah "struktur kimia" pertama kali diperkenalkan oleh A. M. Butlerov pada tahun 1861 ... ... Wikipedia
Ikatan kovalen ditandai orientasi di ruang hampa, polaritas, multiplisitas, energi dan panjang.
Seperti yang kita ketahui, orbital elektron (kecuali orbital s) memiliki orientasi spasial. Ikatan kovalen, yang merupakan hasil interaksi elektron-nuklir, terletak pada arah tertentu terhadap inti atom-atom ini. Jika awan elektron tumpang tindih dalam arah garis lurus yang menghubungkan inti atom (yaitu, sepanjang sumbu ikatan), ikatan kovalen seperti itu disebut ikatan-s(ikatan sigma). Misalnya, dalam molekul H 2 , Cl 2 , HC1, atom-atomnya dihubungkan oleh ikatan s kovalen. Ikatan sigma kovalen terbentuk ketika orbital tumpang tindih: s- s (seperti pada H 2): s - R(seperti pada HC1), R- R(seperti pada C1 2).
Ketika orbital p yang diarahkan tegak lurus terhadap sumbu ikatan tumpang tindih, dua daerah yang tumpang tindih terbentuk di kedua sisi sumbu ikatan. Ikatan kovalen semacam itu disebut ikatan-p (ikatan-pi) (Gbr. 6). Misalnya, dalam molekul nitrogen, atom-atom dihubungkan oleh satu ikatan-s dan dua ikatan-p (Gbr. 7).
Beras. 6. Representasi skematis dari ikatan-p
Beras. 7. Representasi skema ikatan s dan p dalam molekul nitrogen
Orientasi ikatan kovalen menentukan struktur spasial molekul, yaitu bentuknya. Molekul hidrogen klorida memiliki bentuk linier: dibentuk menggunakan satu ikatan-s (orbital s - p). Molekul air memiliki struktur sudut: terbentuk karena tumpang tindih orbital s dari dua atom hidrogen dengan dua orbital p yang saling tegak lurus dari atom oksigen (Gbr. 8). Oleh karena itu, sudut antara ikatan-s dalam molekul air harus sama dengan 90°. Faktanya, sudutnya adalah 104,5°, yang dijelaskan oleh fenomena hibridisasi. Molekul amonia memiliki bentuk piramida biasa, molekul metana memiliki bentuk tetrahedron.
Beras. 8. Struktur molekul air
Polaritas komunikasi ditentukan oleh asimetri dalam distribusi awan elektron bersama sepanjang sumbu ikatan.
Jika pasangan elektron yang sama terletak secara simetris terhadap kedua inti, maka ikatan kovalen semacam itu disebut non-polar.
Dalam molekul zat sederhana - hidrogen H 2, oksigen O 2, nitrogen N 2, klor C1 2, fluor F 2, atom dihubungkan oleh ikatan kovalen non-polar.
Jika pasangan elektron yang sama digeser ke salah satu atom (mereka terletak secara asimetris sehubungan dengan inti atom yang berbeda), maka ikatan kovalen semacam itu disebut polar.
Ikatan dalam molekul air H 2 O, amonia NH 3, hidrogen klorida HC1 bersifat polar.
beragam ikatan kovalen ditentukan oleh jumlah pasangan elektron bersama yang menghubungkan atom.
Ikatan antara dua atom yang menggunakan sepasang elektron disebut sederhana(ikatan H - C1, C - H, H - O, dll). Ikatan antara dua atom yang menggunakan dua pasangan elektron disebut dobel. Ikatan antara dua atom yang menggunakan tiga pasangan elektron disebut tiga kali lipat.
Misalnya, ikatan rangkap diamati antara atom karbon dalam etilen H 2 C \u003d CH 2, ikatan rangkap diamati pada molekul nitrogen N N, asetilen H - C C - H.
Panjang tautan adalah jarak kesetimbangan antara inti atom. Panjang ikatan dinyatakan dalam nanometer (nm). Semakin pendek panjang ikatan, semakin kuat ikatan kimianya. Kekuatan ikatan diukur dari energinya.
Energi ikatan sama dengan kerja yang harus dikeluarkan untuk memutuskan sambungan. Nyatakan energi ikat dalam kilojoule per mol (kJ/mol); misalnya, dalam molekul hidrogen, energi ikatnya adalah 435 kJ/mol. Energi ikatan meningkat dengan menurunnya panjang ikatan (Tabel 10).
Tabel 10 Jenis, panjang, dan energi ikatan dalam molekul zat tertentu
Energi ikatan meningkat dengan meningkatnya multiplisitas ikatan (Tabel 11).
Tabel 11 Panjang ikatan dan energi antara atom nitrogen dan antara atom karbon
Proses pembentukan ikatan berlangsung dengan pelepasan energi (proses eksotermik), dan proses pemutusan ikatan - dengan penyerapan energi (proses endoterm).
Polaritas molekul
Polaritas molekul tergantung pada polaritas ikatan individu dan lokasinya dalam molekul (yaitu, pada struktur molekul).
Molekul zat sederhana (H 2, F 2, N 2, dll.) yang dibentuk oleh ikatan kovalen non-polar, non-polar.
Molekul zat kompleks dapat bersifat non-polar dan polar. Contoh zat dengan molekul non-polar: karbon dioksida CO 2, metana CH 4, benzena C 6 H 6, glukosa C 6 H 12 O 6, dimetil eter C 2 H 6 O, dll. Contoh zat dengan molekul polar: belerang dioksida SO 2, air H 2 O, amonia NH 3, etil alkohol C 2 H 5 OH, dll.
Dalam molekul non-polar, "pusat gravitasi" awan elektron bertepatan dengan "pusat gravitasi" muatan positif inti. Dalam molekul polar, "pusat gravitasi" awan elektron tidak bertepatan dengan "pusat gravitasi" muatan positif.
Misalnya, dalam molekul hidrogen klorida HC1, kerapatan elektron di dekat inti klorin lebih tinggi daripada di dekat inti hidrogen, yaitu atom klorin memiliki muatan negatif. q = - 0,18, dan atom hidrogen memiliki muatan positif q-= + 0,18. biaya (q) atom dalam suatu molekul disebut .efisien. Oleh karena itu, molekul polar dapat dianggap sebagai dipol listrik, dimana muatan-muatan yang berbeda tandanya tetapi sama besarnya, terletak pada jarak tertentu satu sama lain. Ukuran kepolaran molekul adalah momen listrik dipol.
Momen listrik dipol adalah hasil kali antara muatan efektif dengan jarak antara pusat muatan positif dan negatif dalam molekul. Momen listrik dipol dalam molekul tergantung pada strukturnya. Ada atau tidak adanya momen listrik dipol memungkinkan untuk menilai struktur geometris molekul. Misalnya, molekul CO2 bersifat non-polar, sedangkan molekul SO2 memiliki momen dipol listrik. Oleh karena itu, molekul CO2 memiliki struktur linier, dan molekul SO2 memiliki struktur sudut.
Sifat-sifat zat tergantung pada polaritas molekul. Zat yang molekulnya polar memiliki titik didih dan titik leleh yang lebih tinggi daripada zat yang molekulnya nonpolar. Hal ini disebabkan oleh gaya tarik-menarik antar molekul polar.
Keelektronegatifan
Kemampuan atom suatu unsur kimia untuk menarik pasangan elektron yang sama disebut keelektronegatifan.
Keelektronegatifan suatu unsur ditentukan oleh jumlah energi ionisasi dan afinitas elektronnya. Keelektronegatifan relatif atom dari beberapa unsur diberikan dalam Tabel. 12.
Tabel 12 Keelektronegatifan relatif beberapa unsur
| Periode | Kelompok | ||||||
| Saya | II | AKU AKU AKU | IV | V | VI | VII | |
| H 2.1 | |||||||
| Li 0.98 | Jadilah 1,5 | Dalam 2.0 | Dari 2.5 | N 3.07 | Sekitar 3,50 | F4.0 | |
| Na 0.93 | mg 1.2 | Al 1.6 | Si 1.9 | P 2.2 | S 2.6 | Cl 3.0 | |
| K 0,91 | sekitar 1.04 | ga 1.8 | Ge 2.0 | Sebagai 2.1 | Se 2.5 | Br2.8 | |
| Rp 0,89 | Rp 0,99 | dalam 1,5 | sn 1.7 | sb 1.8 | 2.1 itu | saya 2.6 |
Semakin besar keelektronegatifan suatu atom, semakin kuat atom tersebut menarik pasangan elektron yang sama. Ketika ikatan kovalen terbentuk antara dua atom dari unsur yang berbeda, pasangan elektron bersama bergeser ke arah atom yang lebih elektronegatif. Misalnya, dalam molekul air H2O, pasangan elektron yang sama digeser ke atom oksigen.
Keelektronegatifan relatif suatu atom bukanlah nilai yang benar-benar konstan dan hanya digunakan untuk menentukan arah perpindahan pasangan elektron umum selama pembentukan molekul.
Keelektronegatifan unsur mematuhi hukum periodik. Dalam satu periode, keelektronegatifan unsur meningkat dengan bertambahnya nomor atom unsur. Pada awal periode terdapat unsur yang keelektronegatifannya rendah (logam), dan pada akhir periode terdapat unsur yang keelektronegatifannya paling tinggi (nonlogam), sedangkan pada subkelompok keelektronegatifan unsur berkurang dengan bertambahnya nomor urut. Unsur yang paling elektronegatif dalam tabel periodik adalah fluor. Unsur-unsur inert tidak memiliki keelektronegatifan.
Unsur-unsur kimia dapat diatur dalam satu baris dalam urutan keelektronegatifan.
Sb, Si. B, Sebagai. H, Te. R.C, Se, I, S, Br. Cl, N. O, F
keelektronegatifan meningkat
Keelektronegatifan mencirikan perbedaan sifat unsur. Oleh karena itu, digunakan sebagai karakteristik kualitatif dalam menentukan sifat ikatan kimia dalam berbagai senyawa.
Ikatan ionik
Ketika senyawa terbentuk dari unsur-unsur yang sangat berbeda keelektronegatifannya (logam tipikal dan nonlogam tipikal), pasangan elektron yang sama sepenuhnya bergeser ke atom yang lebih elektronegatif. Hasil dari, ion.
Misalnya, selama pembakaran natrium dalam klor, elektron 3s yang tidak berpasangan dari atom natrium berpasangan dengan elektron 3p dari atom klor. Pasangan elektron bersama bergeser sepenuhnya ke atom klorin. Akibatnya, ion natrium Na + dan ion klorida CI - terbentuk.
Partikel bermuatan, di mana atom berubah sebagai akibat dari pengembalian atau penambahan elektron, disebut ion.
Muatan ion negatif sama dengan jumlah elektron yang dilampirkan atom. Muatan ion positif sama dengan jumlah elektron yang disumbangkan atom.
Nonon yang bermuatan berlawanan akan saling tarik menarik.
Senyawa yang terbentuk dari ion disebut ionik. Ikatan antar ion disebut ion.
Tidak ada batas yang tegas antara ikatan ion dan ikatan kovalen. Ikatan ionik dapat dianggap sebagai kasus ekstrim dari ikatan kovalen polar (Gbr. 9). Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ion bersifat non-directional.
Proses mendonorkan elektron disebut oksidasi. Proses penambahan elektron disebut reduksi.
Misalnya, ketika natrium bereaksi dengan klorin, atom natrium menyumbangkan elektron, teroksidasi dan ion natrium Na terbentuk - e-®Na +
Gambar 9. Skema transisi dari ikatan kovalen ke ikatan kyonic
Atom klorin menempelkan elektron, direduksi dan ion klorida Cl + terbentuk e -®Cl - .
Logam dari subkelompok utama kelompok I dan II, bila digabungkan dengan non-logam dari subkelompok utama kelompok VII, membentuk senyawa ionik yang khas. Misalnya natrium klorida NaCl, kalium fluorida KF, kalsium klorida CaCl 2.
Senyawa ionik adalah zat kristal padat.
ikatan hidrogen
Sebuah atom hidrogen yang terikat pada unsur yang sangat elektronegatif (fluor, oksigen, nitrogen) dapat membentuk ikatan lain dengan atom lain dari unsur yang sangat elektronegatif. Misalnya, dalam molekul air, atom hidrogen dihubungkan dengan atom oksigen melalui ikatan kovalen polar. Pasangan elektron bersama dipindahkan ke arah atom oksigen. Atom hidrogen memiliki muatan positif parsial, dan atom oksigen memiliki muatan negatif parsial. Atom hidrogen bermuatan positif dari satu molekul air tertarik ke atom oksigen bermuatan negatif dari molekul air lainnya. Antara dua atom oksigen ada ikatan yang terbentuk dengan bantuan atom hidrogen. Atom hidrogen berada pada garis lurus yang menghubungkan inti atom-atom ini
O H . . O H . . O H . . O H
Ikatan hidrogen terbentuk karena gaya tarik-menarik elektrostatik molekul polar satu sama lain, terutama bila mengandung atom unsur elektronegatif kuat (F, O, N).
Misalnya, ikatan hidrogen membentuk HF, H 2 O, NH 3, tetapi tidak membentuk analognya HCl, H 2 S, PH 3.
Ikatan hidrogen tidak stabil dan mudah putus (misalnya, ketika es mencair dan air mendidih), tetapi karena beberapa energi diperlukan untuk memutuskan ikatan ini, titik leleh dan titik didih zat dengan ikatan hidrogen antar molekul ternyata jauh lebih tinggi daripada mereka dari zat serupa, tetapi tanpa ikatan hidrogen. Sebagai contoh:
(di HF dan H 2 O ada ikatan hidrogen, tetapi di HCl dan H 2 S tidak).
Banyak senyawa organik juga membentuk ikatan hidrogen, dan ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam proses biologis.
sambungan logam
Logam memiliki energi ionisasi paling rendah. Oleh karena itu, dalam logam, elektron valensi mudah terlepas dari atom individu dan menjadi umum untuk seluruh kristal. (disosialisasikan). Ini adalah bagaimana ion logam positif terbentuk dan gas elektron- kumpulan elektron bergerak. Dalam kristal logam, sejumlah kecil elektron bersama mengikat sejumlah besar ion.
Ikatan kimia dalam logam antara ion positif dan elektron yang disosialisasikan disebut ikatan logam.
Ikatan logam mirip dengan ikatan kovalen. Pembentukan ikatan ini didasarkan pada proses sosialisasi elektron valensi. Tetapi dalam logam, elektron valensi umum untuk seluruh kristal, dan dalam senyawa dengan ikatan kovalen, hanya elektron valensi dari dua atom tetangga yang umum. Ikatan logam bersifat non-directional, karena elektron valensi didistribusikan hampir merata di seluruh kristal.
Ikatan logam hanya merupakan karakteristik logam dalam keadaan agregasi padat atau cair.
SOLUSI
Informasi serupa.
Pengantar. 3
1 ikatan kovalen. Konsep dasar. 4
2 Sifat-sifat utama ikatan kovalen. 6
3 Jenis ikatan kovalen. delapan
4 Valensi. sepuluh
pengantar
Sejumlah kecil unsur dalam sistem periodik Dmitri Ivanovich Mendeleev - 118 - membentuk sekitar 10 juta zat sederhana dan kompleks. Alasan untuk fenomena ini terletak pada kenyataan bahwa, berinteraksi satu sama lain, atom-atom dari banyak unsur mengikat satu sama lain, membentuk senyawa kimia yang berbeda.
Gaya yang menghubungkan dua atau lebih atom yang berinteraksi menjadi molekul atau partikel lain disebut ikatan kimia.
Alasan pembentukan ikatan kimia adalah keinginan atom logam dan non-logam untuk mencapai struktur elektronik yang lebih stabil dengan berinteraksi dengan atom lain. Ketika ikatan kimia terbentuk, struktur elektronik atom ikatan diatur ulang secara signifikan, oleh karena itu, banyak sifat mereka dalam senyawa berubah.
Dalam kata "kovalen" awalan "co-" berarti "partisipasi bersama". Dan "valenta" dalam terjemahan ke dalam bahasa Rusia - kekuatan, kemampuan. Dalam hal ini, yang kami maksud adalah kemampuan atom untuk berikatan dengan atom lain. Salah satu contoh ikatan kimia adalah ikatan kovalen.
Istilah ikatan kovalen pertama kali dicetuskan oleh peraih Nobel Irving Langmuir pada tahun 1919. Istilah ini mengacu pada ikatan kimia karena kepemilikan bersama elektron, berlawanan dengan ikatan logam, di mana elektron bebas, atau ikatan ionik, di mana salah satu atom menyumbangkan elektron dan menjadi kation, dan atom lain menerima elektron dan menjadi anion.
Kemudian (1927), F. London dan W. Heitler, dengan menggunakan contoh molekul hidrogen, memberikan deskripsi pertama tentang ikatan kovalen dari sudut pandang mekanika kuantum.
Ikatan kovalen. Konsep dasar
Ketika ikatan kovalen terbentuk, atom menggabungkan elektronnya, seolah-olah, menjadi "celengan" umum - orbital molekul, yang terbentuk dari kulit atom atom individu. Kulit baru ini mengandung elektron lengkap sebanyak mungkin dan menggantikan atom dengan kulit atomnya sendiri yang tidak lengkap.
Mari kita perhatikan munculnya ikatan kovalen menggunakan contoh pembentukan molekul hidrogen dari dua atom hidrogen (Gbr. 1). Proses ini sudah merupakan reaksi kimia yang khas, karena dari satu zat (atom hidrogen) yang lain terbentuk - molekul hidrogen. Tanda eksternal dari efisiensi energi dari proses ini adalah pelepasan sejumlah besar panas.
Beras. 1. Timbulnya ikatan kovalen selama pembentukan molekul hidrogen dari dua atom hidrogen.
Kulit elektron atom hidrogen (dengan satu elektron s untuk setiap atom) bergabung menjadi awan elektron umum (orbital molekul), di mana kedua elektron "melayani" inti, terlepas dari apakah inti ini "milik sendiri" atau "asing".
Ketika kulit elektron dari dua atom hidrogen mendekat dan membentuk kulit elektron molekul baru (Gbr. 1), kulit baru ini mirip dengan kulit elektron lengkap dari atom gas mulia helium.
Cangkang yang sudah jadi, seperti yang kita ingat, lebih stabil daripada yang belum selesai. Jadi, energi total sistem baru, molekul hidrogen, ternyata jauh lebih rendah daripada energi total dua atom hidrogen yang tidak terikat. Kelebihan energi dilepaskan dalam bentuk panas.
Dalam sistem yang dihasilkan dari dua atom hidrogen, setiap inti dilayani oleh dua elektron. Dalam kulit (molekuler) baru, tidak mungkin lagi membedakan elektron mana yang sebelumnya dimiliki oleh satu atau lain atom. Merupakan kebiasaan untuk mengatakan bahwa elektron disosialisasikan. Karena kedua inti mengklaim sepasang elektron secara setara, kerapatan elektron terkonsentrasi baik di sekitar inti maupun di ruang antara atom (ini ditunjukkan pada Gambar. 2).
Beras. 2. Cara lain untuk menggambarkan orbital atom dan molekul
Pada Gambar 2, kerapatan titik mencerminkan "kerapatan elektron", yaitu, kemungkinan menemukan elektron pada titik mana pun di ruang dekat inti atom hidrogen. Dapat dilihat bahwa kerapatan elektron yang signifikan terkonsentrasi di ruang antara dua inti dalam molekul hidrogen.
Ikatan kovalen adalah ikatan atom dengan bantuan pasangan elektron yang sama (bersama di antara mereka). Ikatan kovalen hanya terbentuk oleh sepasang elektron yang terletak di antara atom. Disebut pasangan terbagi. Pasangan elektron yang tersisa disebut pasangan mandiri. Mereka mengisi cangkang dan tidak mengambil bagian dalam mengikat.
Sifat-sifat utama ikatan kovalen
Ciri-ciri utama ikatan kovalen adalah: panjang ikatan (jarak antara pusat atom dalam suatu molekul); energi ikatan (energi yang harus dikeluarkan untuk memutuskan ikatan); polaritas ikatan (distribusi kerapatan elektron antar atom tidak merata karena keelektronegatifan yang berbeda); polarisasi (mudahnya kerapatan elektron ikatan ke salah satu atom tersapu di bawah pengaruh faktor eksternal); orientasi (ikatan kovalen diarahkan ke garis yang menghubungkan pusat-pusat atom).
Arah ikatan disebabkan oleh struktur molekul zat dan bentuk geometris molekulnya. Sudut antara dua ikatan disebut sudut ikatan.
Saturasi - kemampuan atom untuk membentuk ikatan kovalen dalam jumlah terbatas. Jumlah ikatan yang dibentuk oleh atom dibatasi oleh jumlah orbital atom terluarnya.
Polaritas ikatan disebabkan oleh distribusi kerapatan elektron yang tidak merata karena perbedaan keelektronegatifan atom. Atas dasar ini, ikatan kovalen dibagi menjadi non-polar dan polar.
Polarisabilitas ikatan dinyatakan dalam perpindahan elektron ikatan di bawah pengaruh medan listrik eksternal, termasuk partikel lain yang bereaksi. Polarisabilitas ditentukan oleh mobilitas elektron. Polaritas dan polarisasi ikatan kovalen menentukan reaktivitas molekul terhadap reagen polar. Elektron lebih mobile semakin jauh mereka dari inti.
Bergantung pada keelektronegatifan atom-atom yang membentuk ikatan kovalen, ikatan kovalen dapat bersifat polar atau non-polar.
Jika keelektronegatifan atom sama, maka pasangan elektron yang sama berada pada jarak yang sama dari inti masing-masing atom. Ikatan seperti ini disebut kovalen-nonpolar. Ketika ikatan kovalen terjadi antara atom dengan elektronegativitas yang berbeda, pasangan elektron yang sama bergeser ke atom yang lebih elektronegatif. Dalam hal ini, ikatan polar kovalen terbentuk. Panah dalam rumus menunjukkan polaritas ikatan kovalen. Menggunakan huruf Yunani b ("delta"), muatan parsial pada atom dilambangkan: b + - berkurang, 6 - kerapatan elektron meningkat.
Menurut jumlah pasangan elektron yang membentuk ikatan kovalen, ikatan sederhana dibedakan - dengan satu pasangan elektron dan kelipatan - dengan dua atau tiga pasangan.
