Ste se kdaj vprašali, zakaj se vesolje drži skupaj? Tukaj je namig: ne gre za kozarec kozmičnega super lepila industrijske velikosti. Ne, skrivnost ohranjanja stvari skupaj je proces kemične vezi, znan kot valentna vez - kjer se elektroni v zunanjih lupinah atomov vežejo med seboj in tvorijo molekule. Kovalentne vezi so ene najmočnejših vezi v vesolju.
Oče kovalentnih vezi - Irving Langmuir
Svet kemijske znanosti je bil predstavljen z načelom kovalencnosti leta 1919. Prihodnji kemik Irving Langmuir, ki je prejel Nobelovo nagrado, je skoval izraz za opis molekularnih vezi, ki jih tvorijo elektroni v najbolj oddaljeni lupini ali valenci atomov. Izraz 'kovalentna vez' se je prvič začel uporabljati leta 1939.
Ameriški kemik Irving Langmuir se je rodil v Brooklynu v New Yorku 31. januarja 1881 kot tretji od štirih sinov Charlesu Langmuirju in Sadie Comings. Langmuir je leta 1903 diplomiral kot metalurški inženir na šoli za rudarstvo na univerzi Columbia in si pridobil magisterij in doktorat. iz kemije leta 1906. Njegovo delo na področju površinske kemije bi bilo leta 1932 nagrajeno z Nobelovo nagrado za kemijo.
Atomi in molekule - ali so res pomembni?
Preprosto povedano, brez atomov vesolja ne bi bilo. To je zato, ker so atomi osnovni gradniki snovi. Kaj točno je mišljeno z materijo? V fizikalnih in kemijskih znanostih je 'materija' opredeljena kot tista, ki zavzema prostor in ima maso mirovanja, zlasti za razliko od energije. Na kratko povedano, 'materija' je vse.
Atomi so sestavljeni iz treh osnovnih subatomskih delcev: protonov, nevtronov in elektronov. Protoni so subatomski delci, ki ohranjajo pozitiven električni naboj. Nevtroni so subatomski delci, ki nimajo niti pozitivnega niti negativnega električnega naboja, torej nevtralni. Protoni in nevtroni se združijo, da tvorijo jedro atoma. Elektroni, končni tip subatomskih delcev, vzdržujejo negativni električni naboj in krožijo okoli atomskega jedra kot oblak.
Torej, kaj so molekule? Molekule niso nič več ali manj kot atomi, ki jih drugi atomi privlačijo dovolj, da tvorijo vez. Valenčna vez.
Molekularna vezava – vrste valentnih vezi
Ko se atomi med seboj vežejo in tvorijo molekule, se lahko proces zgodi na nekaj različnih načinov. Glavni način, kako se atomi vežejo, je znan kot kovalentni. Izraz kovalentna se nanaša na dejstvo, da vez vključuje souporabo enega ali več parov elektronov. Obstajajo tudi drugi načini, kako lahko atomi tvorijo valentne vezi, vključno z:
neverjetna igralska zasedba človeka pajka
- Ionske vezi ali vezi nastane, ko en atom preda enega ali več elektronov drugemu atomu.
- Kovinske vezi, vrsta kemikalije lepljenje ki drži atome kovin skupaj. Kovinske vezi so prisilna privlačnost med valenčnimi elektroni in kovinskimi atomi.
Kovalentne molekularne vezi - elementi proti spojinam
Ko se pojavijo valentne privlačnosti med atomi, tvorijo molekularne vezi ali snovi, ki so bodisi spojine ali elementi. Čeprav se molekularne spojine in molekularni elementi pojavljajo kot posledica kovalentne vezi, je med obema tudi pomembna razlika.
Razlika med molekulo spojine in molekulo elementa je v tem, da so v molekuli elementa vsi atomi enaki. Na primer, v molekuli vode (spojina) je en atom kisika in dva atoma vodika. Toda v molekuli kisika (elementu) sta oba atoma kisik.
Primeri spojin kovalentne vezi
Obstaja veliko primerov spojin s kovalentnimi vezmi, vključno s plini v našem ozračju, običajnimi gorivi in večino spojin v našem telesu. Tukaj so trije primeri.
Molekula metana (CH4)
Elektronska konfiguracija ogljika je 2,4. Potrebuje še 4 elektrone v svoji zunanji lupini, da je kot žlahtni plin neon. Da bi to naredili, si en atom ogljika deli štiri elektrone z enojnimi elektroni iz štirih atomov vodika. Molekula metana ima štiri enojne vezi C-H.
Molekula vode (H2O)
En atom kisika se združi z dvema atomoma vodika. Molekula vode ima dve enojni vezi O-H.
ogljikov dioksid (CO2)
En atom ogljika se združi z dvema atomoma kisika. Molekula ogljikovega dioksida ima dve vezi C=O.
zakaj vedno vidim iste številke
Primeri elementov kovalentne vezi
Ko podobni atomi tvorijo kovalentne molekularne vezi, so rezultati kovalentni elementi. Nekovinski kovalentni elementi, ki jih najdemo v periodnem sistemu, vključujejo:
ideje za dekoracijo rdeče preproge
- vodik
- ogljik
- dušik
- fosfor
- kisik
- žveplo in selen.
Poleg tega vsi halogenski elementi, vključno z:
- fluor
- klor
- brom
- jod in astat, so vsi kovalentni nekovinski elementi.
Polarne in nepolarne kovalentne vezi
Za razliko od ionskih vezi se kovalentne vezi pogosto tvorijo med atomi, kjer eden od atomov ne more zlahka doseči konfiguracije lupine žlahtnega plina zaradi izgube ali pridobitve enega ali dveh elektronov. ... Zato atomi, ki se kovalentno vežejo, delijo svoje elektrone, da dokončajo svojo valenčno lupino.
Večja kot je razlika v elektronegativnosti, bolj ionska je vez. Vezi, ki so delno ionske, so polarne kovalentne vezi. Nepolarne kovalentne vezi z enakim deležem veznih elektronov nastanejo, ko sta elektronegativnosti obeh atomov enaki.
Primeri polarnih kovalentnih vezi
V polarni kovalentni vezi preživijo elektroni, ki si jih delijo atomi, v povprečju več časa bližje jedru kisika kot jedru vodika. To je posledica geometrije molekule in velike razlike v elektronegativnosti med atomom vodika in atomom kisika.
Molekula vode, skrajšana kot H2O, je primer polarne kovalentne vezi. Elektroni so neenakomerno razdeljeni, pri čemer atom kisika preživi več časa z elektroni kot atomi vodika. Ker elektroni preživijo več časa z atomom kisika, nosi delno negativen naboj.
Primeri nepolarnih kovalentnih vezi
Manj verjetno je, da se bodo nepolarne molekule raztopile v vodi. Nepolarna snov je tista brez dipola, kar pomeni, da ima v svoji molekularni strukturi enakomerno porazdelitev elektronov. Primeri vključujejo ogljikov dioksid, rastlinska olja in naftne derivate.
Primer nepolarne kovalentne vezi je vez med dvema atomoma vodika, ker si enako delita elektrone. Drug primer nepolarne kovalentne vezi je vez med dvema atomoma klora, ker si enako delita elektrone.
Kovalentne vezi – sedem stvari, ki si jih je treba zapomniti
Tukaj je nekaj ključnih napotkov, ki vam bodo pomagali, da se spomnite, kaj ste se pravkar naučili o kovalentnih vezi:
- Valenčne in kovalentne vezi povezujejo atome, da tvorijo molekule.
- Atomi se lahko vežejo na tri glavne načine: kovalentne vezi, ionske vezi in kovinske vezi.
- Izraz kovalentna vez opisuje vezi v spojinah, ki so posledica souporabe enega ali več parov elektronov.
- Ionske vezi, kjer se elektroni prenašajo med atomi, nastanejo, ko atomi z le nekaj elektroni v zunanji lupini oddajo elektrone atomom, pri katerih le nekaj manjka v njihovi zunanji lupini.
- V kovinskih vezi ogromno število atomov izgubi svoje elektrone. V mreži jih drži privlačnost med 'prostimi' elektroni in pozitivnimi jedri.
- Atom, ki izgubi elektron, postane pozitivno nabit; atom, ki pridobi elektron, postane negativno nabit, tako da se oba atoma združita zaradi električnega privlačenja nasprotij.
- Ker so negativno nabiti, so skupni elektroni enakomerno potegnjeni v pozitivno jedro obeh vpletenih atomov. Atome drži skupaj privlačnost med vsakim jedrom in skupnimi elektroni.