Երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչն է ստիպում տիեզերքը կպչել իրար: Ահա մի հուշում. դա արդյունաբերական չափի տիեզերական սուպեր սոսինձի բանկա չէ: Ոչ, իրերը միասին պահելու գաղտնիքը քիմիական կապի գործընթացն է, որը հայտնի է որպես վալենտ կապ, որտեղ ատոմների արտաքին թաղանթների էլեկտրոնները կապվում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով մոլեկուլներ: Կովալենտային կապերը տիեզերքի ամենահզոր կապերից են:
Կովալենտային կապերի հայրը - Իրվինգ Լանգմյուիր
Քիմիական գիտության աշխարհին ներկայացվեց կովալենտության սկզբունքը 1919 թվականին: Ապագա Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր քիմիկոս Իրվինգ Լանգմյուիրը հորինեց տերմինը` նկարագրելու մոլեկուլային կապերը, որոնք ձևավորվում են էլեկտրոնների կողմից ատոմների ամենաարտաքին թաղանթում կամ վալենտում: «Կովալենտային կապ» տերմինն առաջին անգամ կիրառվել է 1939 թվականին։
Ամերիկացի քիմիկոս Իրվինգ Լանգմյուիրը ծնվել է Բրուքլինում, Նյու Յորք, 1881 թվականի հունվարի 31-ին, որպես Չարլզ Լանգմյուիրի և Սադի Քոմինգսի չորս որդիներից երրորդը։ Լանգմյուիրը 1903 թվականին ավարտել է Կոլումբիայի համալսարանի հանքերի դպրոցը որպես մետալուրգիական ինժեներ և ստացել իր M.A. և Ph.D. 1906 թվականին քիմիայում: Նրա աշխատանքը մակերեսային քիմիայում կպարգևատրվի Նոբելյան մրցանակով քիմիայի ոլորտում, 1932 թվականին:
Ատոմներ և մոլեկուլներ. Արդյո՞ք դրանք իսկապես կարևոր են:
Պարզ ասած, առանց ատոմների տիեզերքը գոյություն չէր ունենա: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ատոմները նյութի հիմնական շինանյութերն են: Կոնկրետ ի՞նչ նկատի ունի նյութ ասելով: Ֆիզիկական և քիմիական գիտություններում «նյութը» սահմանվում է որպես այն, որը զբաղեցնում է տարածություն և տիրապետում է հանգստի զանգվածին, հատկապես էներգիայից տարբերվող: Այսպիսով, ընդհանուր առմամբ, «մատերիան» ամեն ինչ է:
Ատոմները կազմված են երեք հիմնական ենթաատոմային մասնիկներից՝ պրոտոններից, նեյտրոններից և էլեկտրոններից։ Պրոտոնները ենթաատոմային մասնիկներ են, որոնք պահպանում են դրական էլեկտրական լիցքը։ Նեյտրոնները ենթաատոմային մասնիկներ են, որոնք չունեն ոչ դրական, ոչ էլ բացասական էլեկտրական լիցք, այսինքն՝ չեզոք: Պրոտոններն ու նեյտրոնները միավորվում են՝ կազմելով ատոմի միջուկը։ Էլեկտրոնները՝ ենթաատոմային մասնիկների վերջնական տեսակը, պահպանում են բացասական էլեկտրական լիցքը և ամպի նման պտտվում են ատոմային միջուկի շուրջ։
Այսպիսով, ինչ են մոլեկուլները: Մոլեկուլները ոչ ավել, ոչ պակաս ատոմներ են, որոնք բավականաչափ ձգվում են դեպի այլ ատոմներ կապ ստեղծելու համար: Վալենտային կապ.
Մոլեկուլային կապեր - Վալենտ կապերի տեսակները
Երբ ատոմները կապվում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով մոլեկուլներ, գործընթացը կարող է տեղի ունենալ մի քանի տարբեր ձևերով: Ատոմների կապի հիմնական ձևը հայտնի է որպես կովալենտ: Կովալենտ տերմինը վերաբերում է այն փաստին, որ կապը ներառում է մեկ կամ մի քանի զույգ էլեկտրոնների բաշխում: Կան նաև այլ եղանակներ, որոնց միջոցով ատոմները կարող են ձևավորել վալենտային կապեր, այդ թվում՝
փոքր ալքիմիական ածուխ
- Իոնային կապեր կամ կապեր ձևավորվում է, երբ մեկ ատոմը մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն է տալիս մեկ այլ ատոմին:
- Մետաղական կապեր, քիմիական նյութի տեսակը կապող որը մետաղների ատոմները միասին է պահում։ Մետաղական կապերը վալենտային էլեկտրոնների և մետաղի ատոմների միջև բռնի ներգրավումն է:
Կովալենտային մոլեկուլային կապեր - տարրեր ընդդեմ միացությունների
Ատոմների միջև վալենտային գրավչություններ առաջանալիս նրանք ձևավորում են մոլեկուլային կապեր կամ նյութեր, որոնք կամ միացություններ են կամ տարրեր: Չնայած մոլեկուլային միացությունները և մոլեկուլային տարրերը առաջանում են կովալենտային կապի արդյունքում, կա նաև կարևոր տարբերություն երկուսի միջև:
Միացության մոլեկուլի և տարրի մոլեկուլի միջև տարբերությունն այն է, որ տարրի մոլեկուլում բոլոր ատոմները նույնն են: Օրինակ՝ ջրի մոլեկուլում (միացություն) կա մեկ թթվածնի ատոմ և երկու ջրածնի ատոմ։ Բայց թթվածնի մոլեկուլում (տարր) երկու ատոմներն էլ թթվածին են:
Կովալենտային կապի միացությունների օրինակներ
Կովալենտային կապեր ունեցող միացությունների բազմաթիվ օրինակներ կան, ներառյալ մեր մթնոլորտի գազերը, սովորական վառելիքները և մեր մարմնի միացությունների մեծ մասը: Ահա երեք օրինակ.
Մեթանի մոլեկուլ (CH4)
Ածխածնի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 2,4 է: Նրան պետք է ևս 4 էլեկտրոն իր արտաքին թաղանթում, որպեսզի նմանվի ազնիվ գազի նեոնին: Դա անելու համար մեկ ածխածնի ատոմը կիսում է չորս էլեկտրոններ չորս ջրածնի ատոմներից մեկ էլեկտրոնների հետ: Մեթանի մոլեկուլն ունի չորս C-H միայնակ կապեր։
Ջրի մոլեկուլ (H2O)
Թթվածնի մեկ ատոմը միանում է ջրածնի երկու ատոմներին: Ջրի մոլեկուլն ունի երկու O-H միայնակ կապ:
Ածխածնի երկօքսիդ (CO2)
Ածխածնի մեկ ատոմը միանում է թթվածնի երկու ատոմներին: Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլն ունի երկու C=O կապ։
մայթ կավիճով նկարելու գաղափարներ
Կովալենտային կապի տարրերի օրինակներ
Երբ նման ատոմները ձևավորում են կովալենտային մոլեկուլային կապեր, արդյունքները կովալենտային տարրեր են: Պարբերական աղյուսակում հայտնաբերված ոչ մետաղական կովալենտ տարրերը ներառում են.
սուդոկու ծանր հանելուկներ
- ջրածինը
- Ածխածին
- ազոտ
- ֆոսֆոր
- թթվածին
- ծծումբ և սելեն:
Բացի այդ, բոլոր հալոգեն տարրերը, ներառյալ.
- ֆտորին
- քլորին
- բրոմ
- յոդը և աստատինը բոլորը կովալենտ ոչ մետաղական տարրեր են:
Բևեռային և ոչ բևեռային կովալենտային կապեր
Ի տարբերություն իոնային կապերի, կովալենտային կապերը հաճախ ձևավորվում են ատոմների միջև, որտեղ ատոմներից մեկը չի կարող հեշտությամբ հասնել ազնիվ գազի էլեկտրոնային թաղանթի կոնֆիգուրացիա մեկ կամ երկու էլեկտրոնի կորստի կամ ձեռքբերման միջոցով: ... Հետևաբար, կովալենտորեն կապող ատոմները կիսում են իրենց էլեկտրոնները՝ ավարտելու իրենց վալենտական շերտը:
Որքան մեծ է էլեկտրաբացասականության տարբերությունը, այնքան ավելի իոնային է կապը: Մասամբ իոնային կապերը բևեռային կովալենտային կապեր են։ Ոչ բևեռային կովալենտային կապերը, որոնք ունեն կապի էլեկտրոնների հավասար բաշխում, առաջանում են, երբ երկու ատոմների էլեկտրաբացասականությունը հավասար են:
Բևեռային կովալենտային կապերի օրինակներ
Բևեռային կովալենտային կապում ատոմների բաժանած էլեկտրոնները միջինում ավելի շատ ժամանակ են ծախսում թթվածնի միջուկին ավելի մոտ, քան ջրածնի միջուկը: Դա պայմանավորված է մոլեկուլի երկրաչափությամբ և ջրածնի ատոմի և թթվածնի ատոմի միջև էլեկտրաբացասական մեծ տարբերությամբ:
Ջրի մոլեկուլը, որը հապավում է H2O, բևեռային կովալենտ կապի օրինակ է։ Էլեկտրոնները բաշխված են անհավասարաչափ, ընդ որում թթվածնի ատոմն ավելի շատ ժամանակ է ծախսում էլեկտրոնների հետ, քան ջրածնի ատոմները: Քանի որ էլեկտրոնները ավելի շատ ժամանակ են անցկացնում թթվածնի ատոմի հետ, այն կրում է մասնակի բացասական լիցք:
Ոչ բևեռային կովալենտային կապերի օրինակներ
Ոչ բևեռային մոլեկուլները ավելի քիչ հավանական է, որ կարողանան լուծել ջրի մեջ: Ոչ բևեռ նյութը դիպոլ չունեցող նյութ է, ինչը նշանակում է, որ այն ունի էլեկտրոնների հավասար բաշխվածություն իր մոլեկուլային կառուցվածքում: Օրինակները ներառում են ածխաթթու գազ, բուսական յուղեր և նավթամթերք:
Ոչ բևեռային կովալենտային կապի օրինակ է կապը երկու ջրածնի ատոմների միջև, քանի որ նրանք հավասարապես կիսում են էլեկտրոնները: Ոչ բևեռային կովալենտային կապի մեկ այլ օրինակ է քլորի երկու ատոմների միջև կապը, քանի որ նրանք նույնպես հավասարապես կիսում են էլեկտրոնները:
Կովալենտային կապեր - Յոթ բան, որ պետք է հիշել
Ահա մի քանի հիմնական միջոցներ, որոնք կօգնեն ձեզ հիշել, թե ինչ եք նոր սովորել կովալենտային կապերի մասին.
- Վալենտային և կովալենտային կապերը կապում են ատոմները՝ մոլեկուլներ առաջացնելու համար։
- Ատոմները կարող են կապվել երեք հիմնական ձևով՝ կովալենտային կապեր, իոնային կապեր և մետաղական կապեր։
- Կովալենտային կապ տերմինը նկարագրում է միացությունների կապերը, որոնք առաջանում են մեկ կամ մի քանի զույգ էլեկտրոնների համատեղումից։
- Իոնային կապերը, որտեղ էլեկտրոնները փոխանցվում են ատոմների միջև, առաջանում են, երբ իրենց արտաքին թաղանթում ընդամենը մի քանի էլեկտրոն ունեցող ատոմները էլեկտրոնները տալիս են ատոմներին, որոնց արտաքին թաղանթից ընդամենը մի քանիսը բացակայում են:
- Մետաղական կապերում հսկայական թվով ատոմներ կորցնում են իրենց էլեկտրոնները: Նրանք միացված են ցանցի մեջ «ազատ» էլեկտրոնների և դրական միջուկների միջև ներգրավման միջոցով:
- Ատոմը, որը կորցնում է էլեկտրոնը, դառնում է դրական լիցքավորված; ատոմը, որը ստանում է էլեկտրոն, դառնում է բացասական լիցքավորված, ուստի երկու ատոմները իրար են քաշվում հակադիրների էլեկտրական ձգողականությամբ:
- Քանի որ դրանք բացասաբար լիցքավորված են, ընդհանուր էլեկտրոնները հավասարապես ձգվում են ներգրավված երկու ատոմների դրական միջուկին: Ատոմները միասին են պահվում յուրաքանչյուր միջուկի և ընդհանուր էլեկտրոնների միջև ներգրավման միջոցով: