WIĄZANIE KOWALENCYJNE BIEGUNOWE: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Polarny kowalencyjne wiązanie jest utworzone pomiędzy jedną z dwóch elementów chemicznych, których różnica elektroujemności jest znaczny, jednak bez zbliżania się do czysto jonowy charakter. Jest to zatem silne oddziaływanie pośrednie między apolarnymi wiązaniami kowalencyjnymi a wiązaniami jonowymi.

Mówi się, że jest kowalencyjny, ponieważ teoretycznie istnieje równy udział pary elektronów między dwoma związanymi atomami; to znaczy, że dwa elektrony są wspólne. Atom E · przekazuje elektron, podczas gdy · X przekazuje drugi elektron do utworzenia wiązania kowalencyjnego E: X lub EX.

W polarnym wiązaniu kowalencyjnym para elektronów nie jest dzielona równo. Źródło: Gabriel Bolívar.

Jednak, jak widać na powyższym obrazku, te dwa elektrony nie znajdują się w centrum E i X, co wskazuje, że „krążą” z tą samą częstotliwością między obydwoma atomami; są raczej bliżej X niż E. Oznacza to, że X przyciągnął parę elektronów do siebie ze względu na swoją wyższą elektroujemność.

Ponieważ elektrony wiązania są bliżej X niż E, wokół X tworzy się region o dużej gęstości elektronów, δ-; podczas gdy w E pojawia się ubogi w elektrony region δ +. Dlatego masz polaryzację ładunków elektrycznych: biegunowe wiązanie kowalencyjne.

cechy

Stopnie biegunowości

Wiązania kowalencyjne są z natury bardzo bogate. Występują praktycznie we wszystkich heterogenicznych cząsteczkach i związkach chemicznych; ponieważ ostatecznie powstaje, gdy dwa różne atomy E i X łączą się. Istnieją jednak wiązania kowalencyjne bardziej polarne niż inne i aby się tego dowiedzieć, należy uciec się do elektroujemności.

Im bardziej elektroujemny X i mniej elektroujemny E (elektrododatni), to powstałe wiązanie kowalencyjne będzie bardziej polarne. Tradycyjnym sposobem oszacowania tej polaryzacji jest wzór:

χ _X - χ _E

Gdzie χ jest elektroujemnością każdego atomu zgodnie ze skalą Paulinga.

Jeśli to odejmowanie lub odejmowanie ma wartości między 0,5 a 2, to będzie to wiązanie biegunowe. Dlatego możliwe jest porównanie stopnia polaryzacji między kilkoma łączami EX. W przypadku, gdy uzyskana wartość jest wyższa niż 2, mówimy o wiązaniu jonowym, E ⁺ X ^- a nie E ^{δ +} -X ^δ- .

Jednak biegunowość wiązania EX nie jest absolutna, ale zależy od otoczenia molekularnego; to znaczy w cząsteczce -EX-, w której E i X tworzą wiązania kowalencyjne z innymi atomami, te ostatnie bezpośrednio wpływają na wspomniany stopień polarności.

Pierwiastki chemiczne, które je tworzą

Chociaż E i X mogą być dowolnym pierwiastkiem, nie wszystkie z nich powodują polarne wiązania kowalencyjne. Na przykład, jeśli E jest metalem silnie elektrododatnim, takim jak metal alkaliczny (Li, Na, K, Rb i Cs), a X halogenem (F, Cl, Br i I), będą one miały tendencję do tworzenia związków jonowych (Na ⁺ Cl ^- ), a nie cząsteczki (Na-Cl).

Z tego powodu polarne wiązania kowalencyjne zwykle występują między dwoma niemetalicznymi pierwiastkami; oraz w mniejszym stopniu między pierwiastkami niemetalicznymi a niektórymi metalami przejściowymi. Patrząc na blok p układu okresowego, masz wiele opcji tworzenia tego typu wiązań chemicznych.

Charakter polarny i jonowy

W dużych cząsteczkach nie jest bardzo ważne, aby zastanowić się, jak polarne jest wiązanie; Są one silnie kowalencyjne, a rozkład ich ładunków elektrycznych (w obszarach bogatych lub ubogich w elektrony) zwraca większą uwagę niż określenie stopnia kowalencyjności ich wewnętrznych wiązań.

Jednak w przypadku dwuatomowych lub małych cząsteczek ta polaryzacja E ^{δ +} -X ^δ- jest dość względna.

Nie stanowi to problemu w przypadku cząsteczek utworzonych między elementami niemetalicznymi; Ale kiedy uczestniczą w nich metale przejściowe lub metaloidy, nie mówimy już tylko o polarnym wiązaniu kowalencyjnym, ale o wiązaniu kowalencyjnym o pewnym charakterze jonowym; a w przypadku metali przejściowych, kowalencyjne wiązanie koordynacyjne ze względu na jego naturę.

Przykłady polarnego wiązania kowalencyjnego

WSPÓŁ

Wiązanie kowalencyjne między węglem a tlenem jest polarne, ponieważ ten pierwszy jest mniej elektroujemny (χ _C = 2,55) niż drugi (χ _O = 3,44). Dlatego, gdy spojrzymy na wiązania CO, C = O lub CO ^- , będziemy wiedzieć, że są to wiązania polarne.

HX

Halogenki wodoru, HX, są idealnymi przykładami do zrozumienia wiązań polarnych w cząsteczkach dwuatomowych. Biorąc elektroujemność wodoru (χ _H = 2,2), możemy oszacować, jak polarne są względem siebie te halogenki:

-HF (HF), χ _F (3,98) - χ _H (2,2) = 1,78

-HCl (H-Cl), χ _Cl (3,16) - _H (2,2) = 0,96

-HBr (H-Br), χ _Br (2,96) - χ _H (2,2) = 0,76

-HI (HI), χ _I (2,66) - χ _H (2,2) = 0,46

Zauważ, że zgodnie z tymi obliczeniami wiązanie HF jest najbardziej polarne ze wszystkich. Teraz, jaki jest jego charakter jonowy wyrażony w procentach, to inna sprawa. Wynik ten nie jest zaskakujący, ponieważ fluor jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym ze wszystkich.

Gdy elektroujemność spada z chloru na jod, wiązania H-Cl, H-Br i HI również stają się mniej polarne. Wiązanie HI powinno być niepolarne, ale w rzeczywistości jest polarne i bardzo „kruche”; łatwo pęka.

O

Wiązanie polarne OH jest chyba najważniejsze ze wszystkich: dzięki niemu istnieje życie, które współpracuje z dipolowym momentem wody. Jeśli oszacujemy różnicę między elektroujemnościami tlenu i wodorów, otrzymamy:

χ _O (3,44) - χ _H (2,2) = 1,24

Jednak cząsteczka wody, H ₂ O, ma dwa z tych wiązań, HOH. To oraz geometria kątowa cząsteczki i jej asymetria sprawiają, że jest to wysoce polarny związek.

NH

Wiązanie NH występuje w grupach aminowych białek. Powtarzając te same obliczenia, które mamy:

χ _N (3,04) - χ _H (2,2) = 0,84

Odzwierciedla to, że wiązanie NH jest mniej polarne niż OH (1,24) i FH (1,78).

Brzydki

Wiązanie Fe-O jest ważne, ponieważ jego tlenki znajdują się w minerałach żelaza. Zobaczmy, czy jest bardziej polarny niż HO:

χ _O (3,44) - χ _Fe (1,83) = 1,61

Stąd słusznie zakłada się, że wiązanie Fe-O jest bardziej polarne niż wiązanie HO (1.24); lub co jest tym samym, co powiedzenie: Fe-O ma wyższy charakter jonowy niż HO.

Obliczenia te służą do określenia stopni polaryzacji między różnymi łączami; ale nie są one wystarczające do określenia, czy związek jest jonowy, kowalencyjny czy też ma charakter jonowy.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
3. Laura Nappi. (2019). Wiązania kowalencyjne polarne i niepolarne: definicje i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 września 2019). Definicja i przykłady wiązania biegunowego (biegunowe wiązanie kowalencyjne). Odzyskany z: thinkco.com
5. Elsevier BV (2019). Wiązanie kowalencyjne biegunowe. ScienceDirect. Odzyskany z: sciencedirect.com
6. Wikipedia. (2019). Polaryzacja chemiczna. Odzyskane z: en.wikipedia.org
7. Anonimowy. (05 czerwca 2019). Właściwości polarnych wiązań kowalencyjnych. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org