NIEPOLARNE WIĄZANIE KOWALENCYJNE: CHARAKTERYSTYKA, TWORZENIE, RODZAJE - CHEMIA - 2024

Niepolarny wiązanie kowalencyjne, to typ wiązania chemicznego, w którym dwa atomy, które posiadają podobne electronegativities elektronów akcji, tworząc cząsteczki.

Ten typ wiązania występuje w wielu związkach o różnych właściwościach, między dwoma atomami azotu tworzącymi formy gazowe (N ₂ ) oraz między atomami węgla i wodoru, które utrzymują razem cząsteczkę metanu. (CH ₄ ), na przykład.

Niepolarne wiązanie kowalencyjne metanu. CNX OpenStax, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Znana jest jako elektroujemność w odniesieniu do właściwości, którą posiadają pierwiastki chemiczne, która odnosi się do tego, jak duża lub mała jest zdolność tych atomów do przyciągania do siebie gęstości elektronów.

Biegunowość niepolarnych wiązań kowalencyjnych różni się elektroujemnością atomów o mniej niż 0,4 (jak wskazuje skala Paulinga). Gdyby było większe niż 0,4 i mniejsze niż 1,7, byłoby to polarne wiązanie kowalencyjne, a gdyby było większe niż 1,7, byłoby to wiązanie jonowe.

Należy zauważyć, że elektroujemność atomów opisuje tylko te, które są zaangażowane w wiązanie chemiczne, czyli gdy są częścią cząsteczki.

Ogólna charakterystyka niepolarnego wiązania kowalencyjnego

Termin „niepolarny” charakteryzuje cząsteczki lub wiązania, które nie wykazują żadnej polarności. Kiedy cząsteczka jest niepolarna, może to oznaczać dwie rzeczy:

-Jego atomy nie są połączone wiązaniami polarnymi.

-Ma wiązania typu biegunowego, ale zostały one zorientowane w tak symetryczny sposób, że każde z nich anuluje moment dipolowy drugiego.

Jacek FH, źródło Wikimedia Commons

Podobnie, istnieje wiele substancji, w których ich cząsteczki pozostają ze sobą połączone w strukturze związku, czy to w fazie ciekłej, gazowej czy stałej.

Kiedy tak się dzieje, jest to w dużej mierze spowodowane tak zwanymi siłami lub oddziaływaniami van der Waalsa, a także temperaturą i ciśnieniem, w których zachodzi reakcja chemiczna.

Tego typu interakcje, które występują również w cząsteczkach polarnych, zachodzą w wyniku ruchu cząstek subatomowych, głównie elektronów, gdy przemieszczają się między cząsteczkami.

Ze względu na to zjawisko w ciągu kilku chwil elektrony mogą gromadzić się na jednym końcu cząsteczki chemicznej, koncentrując się w określonych obszarach cząsteczki i nadając jej rodzaj częściowego ładunku, generując pewne dipole i sprawiając, że cząsteczki pozostają blisko siebie. na siebie nawzajem.

Polaryzacja i symetria

Jednak ten mały dipol nie powstaje w związkach połączonych niepolarnymi wiązaniami kowalencyjnymi, ponieważ różnica między ich elektroujemnościami jest praktycznie zerowa lub całkowicie zerowa.

W przypadku cząsteczek lub wiązań złożonych z dwóch równych atomów, to znaczy, gdy ich elektroujemności są identyczne, różnica między nimi wynosi zero.

W tym sensie wiązania są klasyfikowane jako niepolarne kowalencyjne, gdy różnica w elektroujemności między dwoma atomami tworzącymi wiązanie jest mniejsza niż 0,5.

Wręcz przeciwnie, gdy to odejmowanie daje wartość między 0,5 a 1,9, jest scharakteryzowane jako polarne kowalencyjne. Natomiast gdy ta różnica daje liczbę większą niż 1,9, to zdecydowanie uważa się, że wiązanie lub związek o charakterze polarnym.

Tak więc ten rodzaj wiązań kowalencyjnych powstaje dzięki współdzieleniu elektronów między dwoma atomami, które jednakowo oddają swoją gęstość elektronową.

Z tego powodu, oprócz natury atomów zaangażowanych w to oddziaływanie, cząsteczki, które są połączone tego typu wiązaniem, są zwykle dość symetryczne, a zatem wiązania te są zwykle dość silne.

Jak powstaje niepolarne wiązanie kowalencyjne?

Ogólnie rzecz biorąc, wiązania kowalencyjne powstają, gdy para atomów uczestniczy w dzieleniu się parami elektronów lub gdy rozkład gęstości elektronów jest równy między obydwoma rodzajami atomów.

Model Lewisa opisuje te związki jako interakcje, które mają podwójny cel: dwa elektrony są wspólne dla pary zaangażowanych atomów i jednocześnie wypełniają najbardziej zewnętrzny poziom energii (powłokę walencyjną) każdego z nich, nadając im większa stabilność.

Ponieważ ten typ wiązania opiera się na różnicy elektroujemności między atomami, z których się składa, ważne jest, aby wiedzieć, że pierwiastki o najwyższej elektroujemności (lub bardziej elektroujemne) są tymi, które najsilniej przyciągają elektrony do siebie.

Ta właściwość ma tendencję do zwiększania się w układzie okresowym w kierunku od lewej do prawej oraz w kierunku rosnącym (od dołu do góry), tak że pierwiastkiem uważanym za najmniej elektroujemny w układzie okresowym jest frans (około 0,7 ), a tym o najwyższej elektroujemności jest fluor (około 4,0).

Wiązania te występują częściej między dwoma atomami należącymi do niemetali lub między niemetalem a atomem o charakterze metaloidu.

Porządkowanie i energia

Z bardziej wewnętrznego punktu widzenia, jeśli chodzi o oddziaływania energii, można powiedzieć, że para atomów przyciąga się i tworzy wiązanie, jeśli w wyniku tego procesu spada energia układu.

Podobnie, gdy dane warunki sprzyjają przyciąganiu się wzajemnie oddziałujących atomów, zbliżają się do siebie i wtedy powstaje lub powstaje wiązanie; tak długo, jak to podejście i późniejsze połączenie obejmują konfigurację, która ma mniej energii niż początkowy układ, w którym atomy zostały rozdzielone.

Sposób, w jaki gatunki atomowe łączą się, tworząc cząsteczki, opisuje reguła oktetu, zaproponowana przez urodzonego w Ameryce fizykochemika Gilberta Newtona Lewisa.

Ta słynna reguła głownie mówi, że atom inny niż wodór ma tendencję do wiązania się, dopóki nie zostanie otoczony przez osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej.

Oznacza to, że wiązanie kowalencyjne powstaje, gdy każdemu atomowi brakuje wystarczającej liczby elektronów, aby wypełnić swój oktet, czyli wtedy, gdy dzielą one swoje elektrony.

Aby osiągnąć stabilność w strukturze CO2, atom węgla musi tworzyć dwa wiązania podwójne z każdym atomem tlenu, spełniając w ten sposób regułę oktetu.

Ta reguła ma swoje wyjątki, ale ogólnie rzecz biorąc zależy to od charakteru elementów zaangażowanych w łącze.

Rodzaje elementów tworzących niepolarne wiązanie kowalencyjne

Kiedy tworzy się niepolarne wiązanie kowalencyjne, dwa atomy tego samego pierwiastka lub różnych pierwiastków można połączyć, dzieląc elektrony z ich najbardziej zewnętrznych poziomów energii, które są dostępne do tworzenia wiązań.

Kiedy dochodzi do tego związku chemicznego, każdy atom ma tendencję do uzyskiwania najbardziej stabilnej konfiguracji elektronicznej, czyli takiej, która odpowiada gazom szlachetnym. Zatem każdy atom generalnie „stara się” uzyskać najbliższą konfigurację gazu szlachetnego w układzie okresowym, z mniejszą lub większą liczbą elektronów niż jego pierwotna konfiguracja.

Tak więc, kiedy dwa atomy tego samego pierwiastka łączą się, tworząc niepolarne wiązanie kowalencyjne, dzieje się tak dlatego, że połączenie to daje im mniej energetyczną, a zatem bardziej stabilną konfigurację.

Najprostszym przykładem tego typu jest wodór (H ₂ ), chociaż inne przykłady to tlen (O ₂ ) i azot (N ₂ ).

Dwa identyczne atomy wodoru, w których para elektronów przyciąga się w ten sam sposób, co powoduje, że wiązanie nie ma biegunowości.

Niepolarne wiązania kowalencyjne różnych atomów

Wiązanie niepolarne może być również utworzone pomiędzy dwoma niemetalicznymi elementami lub metaloidem i niemetalicznym elementem.

W pierwszym przypadku pierwiastki niemetaliczne składają się z tych, które należą do wybranej grupy układu okresowego, wśród których są halogeny (jod, brom, chlor, fluor), gazy szlachetne (radon, ksenon, krypton , argon, neon, hel) i kilka innych, takich jak między innymi siarka, fosfor, azot, tlen, węgiel.

Przykładem tego jest połączenie atomów węgla i wodoru, podstawa większości związków organicznych.

W drugim przypadku metaloidy to te, które mają charakterystykę pośrednią między niemetalami a gatunkami należącymi do metali w układzie okresowym. Są to między innymi: german, bor, antymon, tellur, krzem.

Przykłady

Można powiedzieć, że istnieją dwa rodzaje wiązań kowalencyjnych. Chociaż w praktyce nie ma między nimi żadnej różnicy, są to:

-Gdy identyczne atomy tworzą wiązanie.

-Gdy dwa różne atomy łączą się, tworząc cząsteczkę.

Między identycznymi atomami

W przypadku niepolarnych wiązań kowalencyjnych, które występują między dwoma identycznymi atomami, elektroujemność każdego z nich tak naprawdę nie ma znaczenia, ponieważ zawsze będą one dokładnie takie same, więc różnica w elektroujemności zawsze będzie wynosić zero.

Tak jest w przypadku cząsteczek gazowych, takich jak wodór, tlen, azot, fluor, chlor, brom, jod.

Niepolarne wiązanie kowalencyjne dwóch identycznych atomów tlenu.

Między różnymi atomami

Wręcz przeciwnie, kiedy są związkami między różnymi atomami, ich elektroujemności należy wziąć pod uwagę, aby sklasyfikować je jako niepolarne.

Tak jest w przypadku cząsteczki metanu, w którym moment dipolowy powstający w każdym wiązaniu węgiel-wodór jest znoszony ze względu na symetrię. Oznacza to brak separacji ładunków, tak że nie mogą one oddziaływać z cząsteczkami polarnymi, takimi jak woda, powodując hydrofobowość tych cząsteczek i innych węglowodorów polarnych.

Inne niepolarne cząsteczki to: czterochlorek węgla (CCI ₄ ), pentan (C ₅ H ₁₂ ), etylen (C ₂ H ₄ ), dwutlenek węgla (CO ₂ ), benzen (C ₆ H ₆ ) i toluen (C ₇ H ₈ ).

Niepolarne wiązanie kowalencyjne dwutlenku węgla.

Bibliografia

1. Bettelheim, FA, Brown, WH, Campbell, MK, Farrell, SO i Torres, O. (2015). Wprowadzenie do ogólnej, organicznej i biochemii. Odzyskany z books.google.co.ve
2. LibreTexts. (sf). Wiązania kowalencyjne. Pobrane z chem.libretexts.org
3. Brown, W., Foote, C., Iverson, B., Anslyn, E. (2008). Chemia organiczna. Odzyskany z books.google.co.ve
4. ThoughtCo. (sf). Przykłady molekuł polarnych i niepolarnych. Pobrane z thinkco.com
5. Joesten, MD, Hogg, JL and Castellion, ME (2006). The World of Chemistry: Essentials: Essentials. Odzyskany z books.google.co.ve
6. Wikipedia. (sf). Wiązanie kowalencyjne. Pobrane z en.wikipedia.org