Kwa mara ya kwanza kuhusu dhana kama hiyo dhamana ya ushirikiano Wanasayansi wa kemikali walianza kuzungumza baada ya ugunduzi wa Gilbert Newton Lewis, ambao alielezea kama ujamaa wa elektroni mbili. Zaidi masomo ya baadaye ilifanya iwezekane kuelezea kanuni ya uunganisho wa ushirika yenyewe. Neno covalent inaweza kuzingatiwa ndani ya mfumo wa kemia kama uwezo wa atomi kuunda vifungo na atomi zingine.
Hebu tueleze kwa mfano:
Kuna atomi mbili zilizo na tofauti kidogo katika uwezo wa elektroni (C na CL, C na H). Kama sheria, hizi ni karibu iwezekanavyo kwa jengo shell ya elektroni gesi nzuri.
Wakati masharti haya yametimizwa, mvuto wa viini vya atomi hizi kwa jozi ya elektroni inayojulikana kwao hutokea. Katika kesi hii, mawingu ya elektroni hayaingiliani tu, kama ilivyo Kifungo cha Covalent inahakikisha uunganisho wa kuaminika wa atomi mbili kwa sababu ya ukweli kwamba wiani wa elektroni unasambazwa tena na nishati ya mfumo inabadilika, ambayo husababishwa na "kuvuta" kwa wingu la elektroni la atomi nyingine kwenye nafasi ya nyuklia. Kadiri mwingiliano wa pande zote wa mawingu ya elektroni unavyozidi kuongezeka, ndivyo uunganisho wenye nguvu unavyozingatiwa.
Kuanzia hapa, dhamana ya ushirikiano- hii ni malezi ambayo yaliibuka kupitia ujamaa wa elektroni mbili za atomi mbili.
Kama sheria, vitu vilivyo na kimiani cha kioo cha Masi huundwa kupitia vifungo vya ushirika. Tabia ni kuyeyuka na kuchemsha joto la chini, umumunyifu duni katika maji na conductivity ya chini ya umeme. Kutokana na hili tunaweza kuhitimisha: muundo wa vipengele kama vile germanium, silicon, klorini, na hidrojeni ni msingi wa kifungo cha ushirikiano.
Tabia ya aina hii ya unganisho:
- Kueneza. Mali hii kawaida hueleweka kama kiasi cha juu vifungo wanaweza kuanzisha na atomi maalum. Idadi hii imedhamiriwa jumla ya nambari obiti hizo katika atomi inayoweza kushiriki katika uundaji wa vifungo vya kemikali. Valency ya atomi, kwa upande mwingine, inaweza kuamua na idadi ya orbital tayari kutumika kwa kusudi hili.
- Kuzingatia. Atomi zote hujitahidi kuunda iwezekanavyo miunganisho yenye nguvu. Nguvu kubwa zaidi hupatikana wakati mwelekeo wa anga wa mawingu ya elektroni ya atomi mbili unapatana, kwani huingiliana. Kwa kuongezea, ni mali hii ya dhamana ya ushirikiano, kama vile mwelekeo, ambayo inathiri mpangilio wa anga wa molekuli, ambayo ni, inawajibika kwa "sura yao ya kijiometri".
- Polarizability. Msimamo huu unatokana na wazo kwamba kuna aina mbili za vifungo vya ushirikiano:
- polar au asymmetrical. Kifungo cha aina hii kinaweza kuundwa tu na atomi za aina tofauti, i.e. zile ambazo uwezo wao wa kielektroniki hutofautiana sana, au katika hali ambapo jozi ya elektroni iliyoshirikiwa imeshirikiwa kwa ulinganifu.
- hutokea kati ya atomi ambazo elektronegativity yake ni sawa kivitendo, na usambazaji msongamano wa elektroni kwa usawa.
Kwa kuongeza, kuna baadhi ya kiasi:
- Nishati ya mawasiliano. Parameta hii ina sifa ya dhamana ya polar kwa suala la nguvu zake. Nishati inahusu kiasi cha joto ambacho kilikuwa muhimu kuvunja dhamana kati ya atomi mbili, pamoja na kiasi cha joto ambacho kilitolewa wakati wa uhusiano wao.
- Chini ya urefu wa dhamana na katika kemia ya molekuli urefu wa mstari ulionyooka kati ya viini vya atomi mbili hueleweka. Kigezo hiki pia kinaonyesha nguvu ya unganisho.
- Dipole moment- kiasi ambacho kinaonyesha polarity ya dhamana ya valence.
dhamana ya ushirikiano
aina ya dhamana ya kemikali; unaofanywa na jozi ya elektroni zilizoshirikiwa na atomi mbili zinazounda dhamana. Atomi katika molekuli zinaweza kuunganishwa na kifungo kimoja cha ushirikiano (H2, H3C-CH3), mara mbili (H2C = CH2) au tatu (N2, HCCH). Atomi ambazo hutofautiana katika uwezo wa kielektroniki huunda kinachojulikana. dhamana ya polar covalent (HCl, H3C-Cl).
Kifungo cha Covalent
moja ya aina ya vifungo vya kemikali kati ya atomi mbili, ambayo hufanywa na jozi ya elektroni ya kawaida (elektroni moja kutoka kwa kila atomi). K. s. ipo katika molekuli (kwa yoyote majimbo ya kujumlisha), na kati ya atomi zinazounda kimiani ya kioo. K. s. inaweza kuunganisha atomi zinazofanana (katika H2, Cl2 molekuli, katika fuwele za almasi) au tofauti (katika molekuli za maji, katika fuwele za SiC carborundum). Karibu aina zote za vifungo vya msingi katika molekuli misombo ya kikaboni ni covalent (C ≈ C, C ≈ H, C ≈ N, nk). K. s. kudumu sana. Hii inaelezea shughuli ya chini ya kemikali ya hidrokaboni ya parafini. Nyingi misombo isokaboni, fuwele ambazo zina kimiani ya atomiki, yaani, hutengenezwa kwa usaidizi wa fuwele, ni kinzani, zina ugumu wa juu na upinzani wa kuvaa. Hizi ni pamoja na baadhi ya carbides, silicides, borides, nitridi (haswa, borazone BN inayojulikana), ambayo imepata matumizi katika teknolojia mpya. Tazama pia Dhamana ya Valency na Chemical.
══V. A. Kireev.
Wikipedia
Kifungo cha Covalent
Kifungo cha Covalent(kutoka lat. ushirikiano- "pamoja" na vales- "kuwa na nguvu") - dhamana ya kemikali inayoundwa na mwingiliano wa jozi ya mawingu ya elektroni ya valence. Mawingu ya elektroniki ambayo hutoa mawasiliano huitwa jozi ya elektroni iliyoshirikiwa.
Neno "covalent bond" lilianzishwa kwanza na mshindi wa tuzo hiyo Tuzo la Nobel Irving Langmuir mnamo 1919. Neno hili lilirejelea dhamana ya kemikali kutokana na umiliki wa pamoja wa elektroni, kinyume na uhusiano wa chuma, ambamo elektroni zilikuwa huru, au kutoka kwa dhamana ya ionic, ambayo moja ya atomi ilitoa elektroni na ikawa cation, na atomi nyingine ilikubali elektroni na ikawa anion.
Baadaye (1927), F. London na W. Heitler, kwa kutumia mfano wa molekuli ya hidrojeni, walitoa maelezo ya kwanza ya dhamana ya ushirikiano kutoka kwa mtazamo wa mechanics ya quantum.
Kwa kuzingatia tafsiri ya takwimu kazi ya wimbi M. Kuzaliwa, wiani wa uwezekano wa kupata elektroni za kuunganisha hujilimbikizia nafasi kati ya nuclei ya molekuli (Mchoro 1). Nadharia ya kurudisha nyuma kwa jozi ya elektroni inazingatia vipimo vya kijiometri vya jozi hizi. Kwa hivyo, kwa vipengele vya kila kipindi kuna radius fulani ya wastani ya jozi ya elektroni:
0.6 kwa vipengele hadi neon; 0.75 kwa vipengele hadi argon; 0.75 kwa vipengele hadi kryptoni na 0.8 kwa vipengele hadi xenon.
Tabia ya tabia ya dhamana ya ushirikiano - mwelekeo, kueneza, polarity, polarizability - kuamua kemikali na mali za kimwili miunganisho.
Mwelekeo wa uunganisho umeamua muundo wa molekuli vitu na sura ya kijiometri molekuli zao. Pembe kati ya vifungo viwili huitwa pembe za dhamana.
Kueneza ni uwezo wa atomi kuunda idadi ndogo ya vifungo vya ushirika. Idadi ya vifungo vinavyoundwa na atomi imepunguzwa na idadi ya obiti zake za nje za atomiki.
Polarity ya dhamana ni kwa sababu ya usambazaji usio sawa wa wiani wa elektroni kwa sababu ya tofauti katika uwezo wa elektroni wa atomi. Kwa msingi huu, vifungo vya ushirika vimegawanywa kuwa zisizo za polar na polar (zisizo za polar - molekuli ya diatomiki ina atomi zinazofanana (H, Cl, N) na mawingu ya elektroni ya kila atomi husambazwa kwa ulinganifu kuhusiana na atomi hizi; polar - molekuli ya diatomiki ina atomi tofauti vipengele vya kemikali, na jumla ya wingu la elektroni huhama kuelekea moja ya atomi, na hivyo kutengeneza ulinganifu wa usambazaji. malipo ya umeme katika molekuli, ikitoa muda wa dipole wa molekuli).
Polarizability ya dhamana inaonyeshwa katika uhamishaji wa elektroni za dhamana chini ya ushawishi wa nje uwanja wa umeme, ikijumuisha chembe nyingine inayoitikia. Polarizability imedhamiriwa na uhamaji wa elektroni. Polarity na polarizability ya vifungo covalent huamua reactivity molekuli kuhusiana na vitendanishi vya polar.
Hata hivyo, mshindi wa Tuzo ya Nobel mara mbili L. Pauling alisema kwamba “katika molekuli fulani kuna vifungo shirikishi vinavyotokana na elektroni moja au tatu badala ya jozi ya kawaida.” Dhamana ya kemikali ya elektroni moja hupatikana katika ioni ya hidrojeni ya molekuli H.
Ioni ya hidrojeni ya molekuli H ina protoni mbili na elektroni moja. Elektroni moja mfumo wa molekuli hufidia msukumo wa kielektroniki wa protoni mbili na kuziweka katika umbali wa 1.06 Å (urefu wa dhamana ya kemikali H). Kitovu cha msongamano wa elektroni wa wingu la elektroni la mfumo wa molekuli ni sawa kutoka kwa protoni zote mbili kwenye eneo la Bohr α = 0.53 A na ni kitovu cha ulinganifu. ioni ya molekuli hidrojeni H.
n1.doc
3.2. Kifungo cha CovalentKifungo cha Covalent- hii ni elektroni mbili, uunganisho wa vituo viwili, unaofanywa kwa kugawana jozi ya elektroni.
Wacha tuzingatie utaratibu wa uundaji wa dhamana ya ushirikiano kwa kutumia mfano wa molekuli ya hidrojeni H2.
Nucleus ya kila atomi ya hidrojeni imezungukwa na wingu la elektroni la spherical la elektroni ya 1s. Atomu mbili zinapokutana, kiini cha atomi ya kwanza huvutia elektroni ya atomi ya pili, na elektroni ya atomi ya kwanza inavutiwa na nucleus ya pili. Kama matokeo, mawingu yao ya elektroni yanaingiliana na kuunda wingu la kawaida la molekuli. Kwa hivyo, kama matokeo ya mawingu ya elektroni yanayoingiliana ya atomi, dhamana ya ushirikiano huundwa.
Kwa utaratibu hii inaweza kuonyeshwa kama ifuatavyo:
N + N N : N
Kifungo cha ushirikiano huundwa kwa njia sawa katika molekuli ya klorini:
. . . . . . . .
: Cl + Cl Cl : Cl :
. . . . . . . .
Ikiwa dhamana imeundwa na atomi zinazofanana (zenye elektronegativity sawa), basi wingu la elektroni liko kwa ulinganifu kuhusiana na nuclei za atomi mbili. Katika kesi hii, wanazungumza covalent nonpolar dhamana.
Covalent uhusiano wa polar huundwa wakati atomi zilizo na uwezo tofauti wa elektroni zinapoingiliana.
. . . .
N + Cl H : Cl :
. . . .
Wingu la elektroni la mawasiliano halina ulinganifu, huhamishiwa kwenye moja ya atomi zilizo na uwezo wa juu wa kielektroniki, katika kwa kesi hii kwa klorini.
Mifano iliyotolewa ni sifa ya kifungo cha ushirikiano ambacho kinaundwa na utaratibu wa kimetaboliki .
Utaratibu wa pili wa kuundwa kwa vifungo vya covalent ni wafadhili-mkubali. Katika kesi hii, dhamana huundwa kwa sababu ya jozi ya elektroni ya atomi moja (wafadhili) na obiti ya bure ya atomi nyingine (kipokezi):
N 3 N : + H + +
Misombo yenye vifungo vya covalent huitwa atomiki.
Masharti ya kuunda dhamana ya kemikali
1. Kifungo cha kemikali huundwa wakati atomi zinapokaribiana vya kutosha katika tukio linalokamilika nishati ya ndani mfumo unashuka. Kwa hivyo, molekuli inayotokana inageuka kuwa imara zaidi kuliko atomi za mtu binafsi na ina nishati kidogo.
2. Uundaji wa dhamana ya kemikali daima ni mchakato wa exothermic.
3. Hali inayohitajika uundaji wa dhamana ya kemikali ni uwepo wa kuongezeka kwa wiani wa elektroni kati ya viini.
Kwa mfano, radius ya atomi ya hidrojeni ni 0.053 nm. Ikiwa atomi za hidrojeni zilikaribiana tu wakati wa uundaji wa molekuli, basi umbali wa nyuklia ungekuwa 0.106 nm. Kwa kweli, umbali huu ni 0.074 nm, kwa hiyo, kuleta viini karibu husababisha kuongezeka kwa wiani wa elektroni.
Tabia za kiasi cha vifungo vya kemikali
1. Nishati ya kumfunga, E, kJ/mol
Nishati ya mawasiliano- hii ni nishati ambayo hutolewa wakati dhamana inapoundwa au kiasi cha nishati ambacho kinapaswa kutumiwa kuvunja dhamana.
Kadiri nishati ya kumfunga inavyoongezeka, ndivyo muunganisho unavyokuwa na nguvu zaidi. Nishati ya dhamana ya wengi misombo ya covalent iko katika safu ya 200 - 800 kJ / mol.
2. Urefu wa dhamana, r 0, nm
Urefu wa kiungo ni umbali kati ya vituo vya atomi (umbali wa nyuklia).
Kadiri urefu wa dhamana unavyopungua, ndivyo muunganisho unavyokuwa na nguvu zaidi.
Jedwali 3.1.
Thamani za nishati na urefu wa vifungo vingine
| Uhusiano | r 0 ,nm | E, kJ/mol |
| S - S | 0, 154 | 347 |
| C = C | 0,135 | 607 |
| C C | 0,121 | 867 |
| H - F | 0,092 | 536 |
| H-Cl | 0,128 | 432 |
| H-Br | 0,142 | 360 |
| H - mimi | 0,162 | 299 |
3. Pembe za dhamana hutegemea muundo wa anga.
Mali ya vifungo vya covalent
1. Mwelekeo wa dhamana ya ushirikiano hutokea katika mwelekeo wa mwingiliano wa juu obiti za elektroni atomi zinazoingiliana, ambayo huamua muundo wa anga wa molekuli, i.e. sura zao.
Tofautisha -mawasiliano- vifungo vilivyoundwa kando ya mstari unaounganisha vituo vya atomi. -vifungo vinaweza kuunda s - s, s - uk Na uk - uk mawingu ya elektroniki.
Kifungo kinaweza tu kuundwa r -r mawingu ya elektroni.
-uhusiano ni kifungo kinachoundwa kwa pande zote mbili za mstari unaounganisha vituo vya atomi. Kifungo hiki ni tabia tu kwa misombo yenye vifungo vingi (mara mbili na tatu).
Mipango ya uundaji wa vifungo vya - na - imewasilishwa kwenye Mtini. 3.1.
Mchele. 3.1. Mipango ya uundaji wa vifungo - na -.
2. Kueneza kwa dhamana ya Covalent - matumizi kamili obiti za valence ya atomi.
3.3. Uunganisho wa chuma
Atomi za metali nyingi kwenye kiwango cha nishati ya nje zina idadi ndogo ya elektroni (vipengele 1 e - 16; vitu 2 e - 58,
3 - 4 vipengele; 5 e kwa Sb na Bi, na 6 e kwa Po). Vipengele vitatu vya mwisho sio metali za kawaida.
KATIKA hali ya kawaida metali ni ngumu vitu vya fuwele(isipokuwa zebaki). Cations za chuma ziko kwenye nodes za kimiani ya kioo ya chuma.
Mchele. 3.2. Mpango wa malezi ya dhamana ya chuma.
Elektroni za valence zina nishati ya chini ya ionization na kwa hiyo huhifadhiwa kwa udhaifu katika atomi. Elektroni hutembea kote kimiani kioo na ni mali ya atomi zake zote, zinazowakilisha kinachojulikana kama "gesi ya elektroni" au "elektroni za bahari ya valence". Kwa hivyo, uhusiano wa kemikali katika metali hupunguzwa sana. Hii huamua sifa kama hizo za metali kama conductivity ya juu ya mafuta na umeme, udhaifu, na plastiki.
Kuunganishwa kwa metali ni tabia ya metali na aloi katika hali ngumu na kioevu. Katika hali ya mvuke, metali hujumuisha molekuli za kibinafsi (monatomic na diatomic) zilizounganishwa kwa kila mmoja kwa vifungo vya ushirikiano.