Ковалентне зчеплення: що це, характеристики, типи та приклади

Що таке ковалентний зв’язок?

Ковалентний зв’язок - це сила, яка об’єднує два атоми неметалевих елементів, утворюючи молекулу. Фундаментальним у цьому союзі є той факт, що атоми ділять пари електронів з їх самого поверхневого шару (званого валентним шаром) для досягнення стабільності молекули, яка утворилася із зв’язком.

Тенденція елементів до досягнення стабільної конфігурації відома як правило октету, і це є фундаментальним для утворення ковалентних зв’язків та інших типів хімічних зв’язків (наприклад, іонних).

Залежно від здатності атомів притягувати електрони, ковалентні зв’язки можуть бути полярними або неполярними. Вони також можуть бути одиничними, подвійними або потрійними, залежно від того, скільки електронів вони ділять.

Характеристика ковалентних зв’язків

• Ковалентні зв’язки більш стійкі, коли вони неполярні, тобто коли електронегативність атомів однакова.
• Вони утворюються лише між неметалевими елементами (киснем (O), воднем (H), азотом (N) тощо.
• Електрони завжди діляться парами, або в одинарному, подвійному (чотири електрони) або потрійному (шість електронів) зв’язках.

Типи ковалентних зв’язків

Ковалентні зв’язки класифікуються на основі електронегативності атомів зв’язку та кількості спільних між ними електронів.

Полярний ковалентний зв’язок

Молекула складається з більш ніж одного атома. Коли є атом, який приваблює електрони з більшою інтенсивністю, у цій частині молекули генерується більша концентрація електронів. Це явище називається полярністю.

Частина молекули, де сконцентровані електрони, має частковий негативний заряд, тоді як інша область молекули має частковий позитивний заряд.

З цієї причини цей тип зв’язку називається «полярним», оскільки відбувається нерівномірна поляризація або розподіл електронів, що складають молекулу.

У молекулі води (H₂О), атом кисню - той, що має найвищу полярність, саме тому він притягує електрони з водню.

Неполярний ковалентний зв’язок

Це відбувається, коли пари електронів діляться між атомами, що мають однакову або дуже подібну електронегативність. Це сприяє рівномірному розподілу електронів.

Молекула водню (Н), що складається з двох атомів водню, є прикладом неполярного ковалентного зв’язку.

Дативний або координатний ковалентний зв’язок

Цей тип зв'язку отримує таку назву, оскільки лише один з атомів зв'язку вносить свої електрони. Цей атом називається дативним, а атом, який приймає електрони, називається атомом рецептора. Графічно він ідентифікується стрілкою.

У іоні водню або молекулі іона гідронію (H₃O) ⁺, кисень вносить пару електронів в іон водню (протон).

Простий ковалентний зв’язок

Це відбувається, коли кожен атом ділиться електроном, щоб заповнити пару електронів у зв’язку.

Молекула хлору (Cl₂) утворюється, коли атоми ділять електрон, щоб завершити 8 електронів у своїй валентній оболонці.

Подвійний ковалентний зв’язок

Подвійні зв’язки утворюються, коли дві пари електронів діляться між двома атомами, загалом для чотирьох спільних електронів.

Прикладом може служити діоксид вуглецю (CO₂), атоми кисню яких ділять по одній парі електронів з атомом вуглецю.

Потрійний ковалентний зв’язок

Коли атоми ділять шість електронів (три пари), утворюється потрійний зв’язок.

Прикладом є молекула азоту (N₂), атоми яких мають три пари електронів.

Правило октету в ковалентних зв’язках

Правило октету відоме як тенденція, яка спостерігається в деяких елементах періодичної системи до досягнення стабільної конфігурації.

Насправді, найбільш стабільними атомами періодичної системи є благородні гази, такі як аргон (Ar) або неон (Ne), у яких у валентній оболонці 8 електронів.

Інші атоми намагаються досягти стабільності благородного газу, реагуючи з іншими атомами, з якими вони можуть ділити електрони до 8.

Прикладом є молекула хлору (Cl), яка складається з двох атомів. Кожен з них має 7 електронів, тому кожен атом ділиться електроном, щоб інший міг досягти 8 електронів.

Правило октету має винятки, оскільки молекули берилію (Be) та бору (B) не задовольняються.

Важливість правила октету полягає в тому, що, знаючи тенденцію атомів до структурування, ви можете передбачити, як вони будуть поводитися в поєднанні з іншими елементами.

Це правило було відкрито фізиком-хіміком Гілбертом Ньютоном Льюїсом в 1916 році.

Можливо, вам буде цікаво прочитати:

• Іонний зв’язок
• Електрон
• Атомна орбіта
• Періодична таблиця
• Органічні сполуки