NEPOLÁRNA KOVALENTNÁ VÄZBA: VLASTNOSTI, VZNIK, TYPY - CHÉMIA - 2025

Nepolárne kovalentná väzba je typ chemickej väzby, v ktorej sú dva atómy, ktoré majú podobné electronegativities elektrónom tvoriť molekulu.

Tento typ väzby sa vyskytuje vo veľkom množstve zlúčenín, ktoré majú rôzne vlastnosti, sa nachádza medzi dvoma atómami dusíka, ktoré sú plynné druhy (N ₂ ), a medzi atómami uhlíka a vodíka, ktoré držia molekulu metánu plyn spoločne. (CH ₄ ), napr.

Nepolárna kovalentná väzba metánu. Autor: CNX OpenStax, prostredníctvom Wikimedia Commons

Ako vlastnosť, ktorú majú chemické prvky, je známa ako elektronegativita, ktorá poukazuje na to, ako veľká alebo malá je schopnosť týchto atómových druhov priťahovať elektrónovú hustotu k sebe.

Polarita nepolárnych kovalentných väzieb sa líši v elektronegativite atómov menej ako 0,4 (ako ukazuje Paulingova stupnica). Keby to bolo väčšie ako 0,4 a menšie ako 1,7, bola by to polárna kovalentná väzba, zatiaľ čo ak by bola väčšia ako 1,7, bola by to iónová väzba.

Malo by sa poznamenať, že elektronická aktivita atómov opisuje iba tie, ktoré sú zapojené do chemickej väzby, to znamená, keď sú súčasťou molekuly.

Všeobecné vlastnosti nepolárnej kovalentnej väzby

Termín "nepolárny" charakterizuje molekuly alebo väzby, ktoré nevykazujú žiadnu polaritu. Ak je molekula nepolárna, môže to znamenať dve veci:

- Atómy nie sú spojené polárnymi väzbami.

- Má väzby polárneho typu, ale tieto boli orientované tak symetricky, že každá z nich ruší dvojpólový moment druhého.

Autor: Jacek FH, z Wikimedia Commons

Podobne existuje veľké množstvo látok, v ktorých ich molekuly zostávajú spolu spojené v štruktúre zlúčeniny, či už v kvapalnej, plynnej alebo tuhej fáze.

Ak k tomu dôjde, je to do veľkej miery spôsobené takzvanými van der Waalsovými silami alebo interakciami, okrem teplotných a tlakových podmienok, pri ktorých prebieha chemická reakcia.

Tieto interakcie, ktoré sa vyskytujú aj v polárnych molekulách, sa vyskytujú v dôsledku pohybu subatomárnych častíc, najmä elektrónov, keď sa pohybujú medzi molekulami.

V dôsledku tohto javu sa elektróny môžu v okamihu akumulácie na jednom konci chemického druhu hromadiť, sústreďujú sa v špecifických oblastiach molekuly a dodávajú mu určitý druh čiastočného náboja, vytvárajú určité dipóly a vytvárajú molekuly blízko seba. na seba.

Polarita a symetria

Tento malý dipól sa však nevytvára v zlúčeninách spojených nepolárnymi kovalentnými väzbami, pretože rozdiel medzi ich elektronegativitami je prakticky nula alebo úplne nula.

V prípade molekúl alebo väzieb vytvorených z dvoch rovnakých atómov, to znamená, že keď sú ich elektronegativity rovnaké, rozdiel medzi nimi je nula.

V tomto zmysle sú väzby klasifikované ako nepolárne kovalentné, keď rozdiel v elektronegativitách medzi dvoma atómami, ktoré tvoria väzbu, je menší ako 0,5.

Naopak, keď výsledkom tohto odčítania je hodnota medzi 0,5 a 1,9, charakterizuje sa ako polárny kovalent. Zatiaľ čo, keď tento rozdiel vedie k číslu väčšiemu ako 1,9, určite sa považuje za väzbu alebo zlúčeninu polárnej povahy.

Tento typ kovalentných väzieb sa teda vytvára zdieľaním elektrónov medzi dvoma atómami, ktoré rovnomerne vzdávajú svoju elektrónovú hustotu.

Z tohto dôvodu, okrem povahy atómov zahrnutých v tejto interakcii, molekulárne druhy, ktoré sú spojené týmto typom väzby, majú tendenciu byť pomerne symetrické, a preto sú tieto väzby zvyčajne dosť silné.

Ako sa tvorí nepolárna kovalentná väzba?

Všeobecne kovalentné väzby vznikajú, keď sa pár atómov zúčastňuje na zdieľaní párov elektrónov alebo keď je distribúcia hustoty elektrónov rovnomerne medzi oboma atómovými druhmi.

Lewisov model popisuje tieto odbory ako interakcie, ktoré majú dvojaký účel: dva elektróny sú zdieľané medzi dvoma zúčastnenými atómami a súčasne vyplňujú najkrajnejšiu energetickú hladinu (valenčný obal) každého z nich a udeľujú im väčšia stabilita.

Pretože tento typ väzby je založený na rozdiele v elektronegativitách medzi atómami, ktoré ju tvoria, je dôležité vedieť, že prvky s najvyššou elektronegativitou (alebo viac elektronegatívnou) sú tie, ktoré priťahujú elektróny najsilnejšie k sebe.

Táto vlastnosť má tendenciu zvyšovať sa v periodickej tabuľke vľavo-vpravo a vzostupne (zdola nahor), takže prvkom, ktorý sa považuje za najmenej elektronegatívny v periodickej tabuľke, je francium (približne 0,7) ) a najvyššou elektronickou aktivitou je fluór (približne 4,0).

Tieto väzby sa vyskytujú častejšie medzi dvoma atómami patriacimi nekovom alebo medzi nekovom a atómom metaloidnej povahy.

Objednávanie a energia

Z vnútorného hľadiska možno z hľadiska energetických interakcií povedať, že pár atómov sa navzájom priťahuje a vytvára väzbu, ak tento proces vedie k zníženiu energie systému.

Podobne, keď dané podmienky uprednostňujú, aby atómy, ktoré interagujú, sa navzájom priťahovali, priblížia sa a to je vtedy, keď sa vytvorí alebo vytvorí väzba; pokiaľ tento prístup a následné spojenie zahŕňajú konfiguráciu, ktorá má menej energie ako pôvodné usporiadanie, v ktorom boli atómy oddelené.

Spôsob, akým sa atómy atómov kombinujú za vzniku molekúl, je opísaný v oktetovom pravidle, ktoré navrhol americko-fyzikálny fyzik Gilbert Newton Lewis.

Toto slávne pravidlo predovšetkým uvádza, že atóm iný ako vodík má tendenciu viazať sa, až kým nie je obklopený ôsmimi elektrónmi v jeho valenčnom obale.

To znamená, že kovalentná väzba vzniká, keď každý atóm nemá dostatok elektrónov na naplnenie oktetu, to znamená, keď zdieľajú svoje elektróny.

Na dosiahnutie stability v štruktúre CO2 sa vyžaduje, aby atóm uhlíka tvoril dve dvojité väzby s každým atómom kyslíka, čím spĺňa pravidlo oktetu.

Toto pravidlo má svoje výnimky, ale vo všeobecnosti závisí od povahy prvkov zahrnutých do prepojenia.

Typy prvkov, ktoré tvoria nepolárnu kovalentnú väzbu

Keď sa vytvorí nepolárna kovalentná väzba, môžu sa dva atómy toho istého prvku alebo rôznych prvkov spojiť zdieľaním elektrónov z ich najvzdialenejších energetických úrovní, ktoré sú k dispozícii na vytvorenie väzieb.

Keď dôjde k tejto chemickej únii, každý atóm má tendenciu získavať najstabilnejšiu elektronickú konfiguráciu, ktorá zodpovedá konfigurácii vzácnych plynov. Každý atóm sa teda „snaží“ získať čo najbližšiu konfiguráciu vzácneho plynu v periodickej tabuľke, a to buď s menším počtom elektrónov alebo viac ako pôvodná konfigurácia.

Takže, keď sa dva atómy toho istého prvku spoja, aby vytvorili nepolárnu kovalentnú väzbu, je to preto, že toto spojenie im poskytuje menej energetickú a teda stabilnejšiu konfiguráciu.

Najjednoduchším príkladom tohto typu je to, že z vodíka (H ₂ ), hoci iné príklady sú kyslík plyny (O ₂ ) a dusíka (N ₂ ).

Dva rovnaké atómy vodíka, v ktorých pár elektrónov priťahuje rovnakým spôsobom, čo vedie k tomu, že väzba nemá polaritu.

Nepolárne kovalentné väzby rôznych atómov

Medzi dvoma nekovovými prvkami alebo metaloidom a nekovovým prvkom môže byť tiež vytvorená nepolárna väzba.

V prvom prípade sa nekovové prvky skladajú z tých, ktoré patria do vybranej skupiny periodickej tabuľky, medzi ktoré patria halogény (jód, bróm, chlór, fluór), vzácne plyny (radón, xenón, kryptón) , argón, neón, hélium) a niekoľko ďalších, medzi inými síru, fosfor, dusík, kyslík, uhlík.

Príkladom je spojenie atómov uhlíka a vodíka, základ väčšiny organických zlúčenín.

V druhom prípade sú metaloidy také, ktoré majú medziprodukty medzi nekovmi a druhmi, ktoré patria do kovov v periodickej tabuľke. Medzi ne patrí: germánium, bór, antimón, telúr, kremík.

Príklady

Dá sa povedať, že existujú dva typy kovalentných väzieb. Aj keď v praxi medzi nimi nie sú žiadne rozdiely, sú to tieto:

- Keď rovnaké atómy tvoria väzbu.

- Keď sa dva rôzne atómy spoja, aby vytvorili molekulu.

Medzi rovnakými atómami

V prípade nepolárnych kovalentných väzieb, ktoré sa vyskytujú medzi dvoma identickými atómami, nezáleží na elektronickej aktivite každého z nich, pretože vždy budú vždy rovnaké, takže rozdiel v elektronegativite bude vždy nulový.

Toto je prípad plynných molekúl, ako je vodík, kyslík, dusík, fluór, chlór, bróm, jód.

Nepolárna kovalentná väzba dvoch rovnakých atómov kyslíka.

Medzi rôznymi atómami

Naopak, ak ide o únie medzi rôznymi atómami, je potrebné zohľadniť ich elektronegativitu, aby sa dali klasifikovať ako nepolárne.

Toto je prípad molekuly metánu, kde dipólový moment vytvorený v každej väzbe uhlík-vodík je zrušený z dôvodu symetrie. To znamená nedostatok separácie nábojov, takže nemôžu interagovať s polárnymi molekulami, ako je voda, čo spôsobuje, že tieto molekuly a ďalšie polárne uhľovodíky sú hydrofóbne.

Ďalšie nepolárne molekuly sú: chlorid uhličitý (CCl ₄ ), pentán (C ₅ H ₁₂ ), etylén (C ₂ H ₄ ), oxid uhličitý (CO ₂ ), benzén (C ₆ H ₆ ) a toluén (C ₇ H ₈ ).

Nepolárna kovalentná väzba oxidu uhličitého.

Referencie

1. Bettelheim, FA, Brown, WH, Campbell, MK, Farrell, SO a Torres, O. (2015). Úvod do všeobecnej, organickej a biochémie. Obnovené z books.google.co.ve
2. LibreTexts. (SF). Kovalentné väzby. Zdroj: chem.libretexts.org
3. Brown, W., Foote, C., Iverson, B., Anslyn, E. (2008). Organická chémia. Obnovené z books.google.co.ve
4. ThoughtCo. (SF). Príklady polárnych a nepolárnych molekúl. Našiel sa z thinkco.com
5. Joesten, MD, Hogg, JL a Castellion, ME (2006). Svet chémie: Základy: Základy. Obnovené z books.google.co.ve
6. Wikipedia. (SF). Kovalentná väzba. Zdroj: en.wikipedia.org