Tieto vlastnosti kovalentná zlúčeniny sú založené na mnohých faktoroch, ktoré sú závislé v podstate na molekulárnej štruktúry. Na začiatok sa musí kovalentná väzba spojiť s atómami a nemôžu existovať žiadne elektrické náboje; inak by sa dalo hovoriť o iónových alebo koordinačných zlúčeninách.
V prírode existuje príliš veľa výnimiek, v ktorých sa deliaca čiara medzi tromi typmi zlúčenín rozmazáva; najmä pri zvažovaní makromolekúl, ktoré sú schopné zachytávať kovalentné aj iónové oblasti. Kovalentné zlúčeniny však všeobecne vytvárajú jednoduché jednotlivé jednotky alebo molekuly.

Pobrežie pláže, jeden z nekonečných príkladov zdrojov kovalentných a iónových zlúčenín. Zdroj: Pexels.
Plyny, ktoré tvoria atmosféru, a vánky, ktoré zasiahli pobrežie pláže, nie sú ničím iným ako viac molekúl, ktoré rešpektujú konštantné zloženie. Kyslík, dusík, oxid uhličitý, sú diskrétne molekuly s kovalentnými väzbami a sú úzko spojené so životom planéty.
A na morskej strane je molekula vody, OHO, typickým príkladom kovalentnej zlúčeniny. Na pobreží je vidieť nad pieskami, ktoré sú komplexnou zmesou erodovaných oxidov kremíka. Voda je pri izbovej teplote kvapalná a táto vlastnosť bude dôležitá pre ďalšie zlúčeniny.
Kovalentná väzba
V úvode sa uvádza, že uvedené plyny majú kovalentné väzby. Ak sa pozriete na ich molekulárne štruktúry, uvidíte, že ich väzby sú dvojité a trojité: O = O, N≡N a O = C = O. Na rozdiel od toho ďalšie plyny majú jednoduché väzby: hh, Cl-Cl, FR a CH 4 (štyri CH väzby s štvorboká geometriou).
Charakteristickým znakom týchto väzieb a následne kovalentných zlúčenín je to, že ide o smerové sily; ide z jedného atómu na druhý a jeho elektróny, pokiaľ nie je rezonancia, sú lokalizované. Zatiaľ čo v iónových zlúčeninách sú interakcie medzi dvoma iónmi nesmerové: priťahujú a odpudzujú ďalšie susedné ióny.
To znamená okamžité následky na vlastnosti kovalentných zlúčenín. Pokiaľ však ide o jeho väzby, je možné tvrdiť, že pokiaľ neexistujú žiadne iónové náboje, je kovalentná zlúčenina s jednoduchými, dvojitými alebo trojitými väzbami; a ešte viac, ak sa jedná o reťazové štruktúry, nájdené v uhľovodíkoch a polyméroch.

Niektoré kovalentné zlúčeniny sa viažu na viac väzieb, akoby to boli reťazce. Zdroj: Pexels.
Pokiaľ v týchto reťazcoch, ako v teflónovom polyméri, neexistujú žiadne iónové náboje, uvádza sa, že ide o čisté kovalentné zlúčeniny (v chemickom a nie kompozičnom zmysle).
Molekulárna nezávislosť
Pretože kovalentné väzby sú smerové sily, vždy nakoniec definujú diskrétnu štruktúru, a nie trojrozmerné usporiadanie (ako sa vyskytuje pri kryštálových štruktúrach a mriežkach). Od kovalentných zlúčenín možno očakávať malé, stredné, prstencové, kubické molekuly alebo s akýmkoľvek iným typom štruktúry.
Malé molekuly, napríklad, obsahovať plyny, voda a ďalšie zlúčeniny, ako sú: I 2 , Br 2 , P 4 , S 8 (s korunou-ako štruktúra), ako 2 , a silikónových polymérov a uhlík.
Každá z nich má svoju vlastnú štruktúru, nezávislú od väzieb svojich susedov. Aby sa to zdôraznilo, zvážte alotróp uhlíka, fullerénu, C 60 :

Fullerény, jeden z najzaujímavejších allotropov uhlia. Zdroj: Pixabay.
Všimnite si, že má tvar futbalového lopty. Aj keď gule môžu navzájom interagovať, túto symbolickú štruktúru definovali ich kovalentné väzby; to znamená, že nejde o kondenzovanú sieť kryštalických guličiek, ale o separáciu (alebo zhutnenie).
Molekuly v skutočnom živote však nie sú samy o sebe: interagujú navzájom a vytvárajú viditeľný plyn, tekutinu alebo tuhú látku.
Medzimolekulové sily
Intermolekulárne sily, ktoré držia jednotlivé molekuly pohromade, sú vysoko závislé od ich štruktúry.
Nepolárne kovalentné zlúčeniny (ako napríklad plyny) interagujú prostredníctvom určitých typov síl (disperzia alebo Londýn), zatiaľ čo polárne kovalentné zlúčeniny (ako napríklad voda) interagujú s inými druhmi síl (dipól-dipól). Všetky tieto interakcie majú jednu spoločnú vec: sú smerové, rovnako ako kovalentné väzby.
Napríklad molekuly vody interagujú prostredníctvom vodíkových väzieb, čo je špeciálny typ dipól-dipólových síl. Sú umiestnené takým spôsobom, že atómy vodíka ukazujú na atóme kyslíka susedné molekuly: H 2 O - H 2 O., a preto tieto interakcie predstavujú smer špecifické v priestore.
Pretože intermolekulárne sily kovalentných zlúčenín sú čisto smerové, znamená to, že ich molekuly sa nemôžu koales-tovať rovnako efektívne ako iónové zlúčeniny; a výsledok, teploty varu a teploty topenia, ktoré sú zvyčajne nízke (T <300 ° C).
V dôsledku toho sú kovalentné zlúčeniny pri izbovej teplote obvykle plynné, kvapalné alebo mäkké pevné látky, pretože ich väzby sa môžu otáčať, čo molekulám poskytuje flexibilitu.
rozpustnosť
Rozpustnosť kovalentných zlúčenín bude závisieť od afinity solut-rozpúšťadlo. Pokiaľ sú nepolárne, budú rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách, ako je dichlórmetán, chloroform, toluén a tetrahydrofurán (THF); ak sú polárne, budú rozpustné v polárnych rozpúšťadlách, ako sú alkoholy, voda, ľadová kyselina octová, amoniak, atď.
Avšak za takou afinitou solut-rozpúšťadlo je v oboch prípadoch konštanta: kovalentné molekuly nerozbíjajú (až na určité výnimky) svoje väzby alebo nerozpadajú svoje atómy. Soli napríklad ničia svoju chemickú identitu, keď sa rozpúšťajú, a ich ióny sa riešia oddelene.
vodivosť
Keďže sú neutrálne, neposkytujú vhodné médium na migráciu elektrónov, a preto sú zlými vodičmi elektriny. Avšak niektoré kovalentné zlúčeniny, ako sú halogenovodíky (HF, HCl, HBr, HI), disociujú svoju väzbu za vzniku iónov (H + : F - , Cl - , Br - …) a stávajú sa kyselinami (hydracidmi).
Sú tiež zlými vodičmi tepla. Je to tak preto, že ich intermolekulárne sily a vibrácie ich väzieb absorbujú časť dodávaného tepla predtým, ako ich molekuly zvýšia energiu.
kryštály
Kovalentné zlúčeniny, pokiaľ to umožňujú ich medzimolekulové sily, môžu byť usporiadané takým spôsobom, aby sa vytvoril štruktúrny vzor; a teda kovalentný kryštál, bez iónových nábojov. Namiesto siete iónov je kovalentne spojená sieť molekúl alebo atómov.
Príklady týchto kryštálov sú: cukry všeobecne, jód, DNA, oxidy kremíka, diamanty, kyselina salicylová. S výnimkou diamantu majú tieto kovalentné kryštály teploty topenia oveľa nižšie ako teploty topenia iónových kryštálov; to znamená anorganické a organické soli.
Tieto kryštály sú v rozpore s vlastnosťou, že kovalentné pevné látky majú tendenciu byť mäkké.
Referencie
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning.
- Leenhouts, Doug. (13. marca 2018). Charakteristika iónových a kovalentných zlúčenín. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
- Toppr. (SF). Kovalentné zlúčeniny. Obnovené z: toppr.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5. decembra 2018). Vlastnosti kovalentných alebo molekulárnych zlúčenín. Získané z: thinkco.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kovalentné zlúčeniny. Štúdia. Obnovené z: study.com
- Ophardt C. (2003). Kovalentné zlúčeniny. Virtuálna chemická kniha. Získané z: chemistry.elmhurst.edu
- Gergens. (SF). Organická chémia: chémia uhlíkových zlúčenín. , Obnovené z: homework.sdmesa.edu
- Quimitube. (2012). Vlastnosti molekulárnych kovalentných látok. Obnovené z: quimitube.com
