Vai esat kādreiz domājuši, kas liek Visumam turēties kopā? Šeit ir mājiens: tā nav rūpnieciska izmēra burka ar kosmisko superlīmi. Nē, noslēpums, kā lietas turēt kopā, ir ķīmiskās saites process, kas pazīstams kā valentā saite – kur atomu ārējos apvalkos esošie elektroni savienojas viens ar otru, veidojot molekulas. Kovalentās saites ir dažas no visspēcīgākajām saitēm Visumā.
Kovalento saišu tēvs - Ērvings Lengmuirs
Ķīmijas zinātnes pasaule tika iepazīstināta ar kovalences principu 1919. gadā. Topošais Nobela prēmijas laureāts ķīmiķis Ērvings Lengmuirs izdomāja šo terminu, lai aprakstītu molekulārās saites, ko veido elektroni atomu visattālākajā apvalkā vai valenci. Termins 'kovalentā saite' pirmo reizi tika lietots 1939. gadā.
Amerikāņu ķīmiķis Ērvings Lengmuirs dzimis Bruklinā, Ņujorkā, 1881. gada 31. janvārī kā trešais no četriem Čārlza Lengmuira un Sadie Comings dēliem. Lengmuirs 1903. gadā absolvēja Kolumbijas universitātes Raktuvju skolu kā metalurģijas inženieris un ieguva maģistra grādu un doktora grādu. 1906. gadā ķīmijā. Viņa darbs virsmas ķīmijā tiks apbalvots ar Nobela prēmiju ķīmijā 1932. gadā.
Atomi un molekulas — vai tiem tiešām ir nozīme?
Vienkārši sakot, bez atomiem Visums nepastāvētu. Tas ir tāpēc, ka atomi ir matērijas pamatelementi. Kas īsti ir domāts ar matēriju? Fizikālajās un ķīmiskajās zinātnēs “matērija” ir definēta kā tā, kas aizņem vietu un kam ir miera masa, īpaši, ja tā atšķiras no enerģijas. Tātad universālā īsumā “matērija” ir viss.
Atomi sastāv no trim pamata subatomiskām daļiņām: protoniem, neitroniem un elektroniem. Protoni ir subatomiskas daļiņas, kas uztur pozitīvu elektrisko lādiņu. Neitroni ir subatomiskas daļiņas, kurām nav ne pozitīva, ne negatīva elektriskā lādiņa, t.i., neitrālas. Protoni un neitroni apvienojas, veidojot atoma kodolu. Elektroni, pēdējais subatomisko daļiņu veids, uztur negatīvu elektrisko lādiņu un riņķo ap atoma kodolu kā mākonis.
Kas tad ir molekulas? Molekulas nav nekas vairāk vai mazāk kā atomi, kas ir pietiekami piesaistīti citiem atomiem, lai izveidotu saiti. Valences saite.
Molekulārā saite – Valento saišu veidi
Kad atomi saistās viens ar otru, veidojot molekulas, process var notikt dažādos veidos. Galvenais veids, kā atomi savienosies, ir pazīstams kā kovalentais. Termins kovalents attiecas uz faktu, ka saite ietver viena vai vairāku elektronu pāru koplietošanu. Ir arī citi veidi, kā atomi var veidot valentās saites, tostarp:
Kevina Harta drāma
- Jonu saites vai saites veidojas, kad viens atoms citam atomam atdod vienu vai vairākus elektronus.
- Metāliskās saites, ķīmiskās vielas veids savienošana kas satur kopā metālu atomus. Metāliskās saites ir piespiedu pievilkšanās starp valences elektroniem un metāla atomiem.
Kovalentās molekulārās saites — elementi pret savienojumiem
Tā kā starp atomiem notiek valenta pievilcība, tie veido molekulāras saites vai vielas, kas ir savienojumi vai elementi. Lai gan molekulārie savienojumi un molekulārie elementi rodas kovalentās saites rezultātā, starp tiem ir arī būtiska atšķirība.
Atšķirība starp savienojuma molekulu un elementa molekulu ir tāda, ka elementa molekulā visi atomi ir vienādi. Piemēram, ūdens molekulā (savienojumā) ir viens skābekļa atoms un divi ūdeņraža atomi. Bet skābekļa molekulā (elementā) abi atomi ir skābeklis.
Kovalentās saites savienojumu piemēri
Ir daudzi piemēri savienojumiem ar kovalentām saitēm, tostarp gāzes mūsu atmosfērā, parastās degvielas un lielākā daļa savienojumu mūsu organismā. Šeit ir trīs piemēri.
Metāna molekula (CH4)
Oglekļa elektroniskā konfigurācija ir 2,4. Tam ir nepieciešami vēl 4 elektroni ārējā apvalkā, lai tas būtu kā cēlgāzes neons. Lai to izdarītu, vienam oglekļa atomam ir četri elektroni ar atsevišķiem elektroniem no četriem ūdeņraža atomiem. Metāna molekulā ir četras C-H vienotās saites.
Ūdens molekula (H2O)
Viens skābekļa atoms savienojas ar diviem ūdeņraža atomiem. Ūdens molekulai ir divas O-H vienotās saites.
Oglekļa dioksīds (CO2)
Viens oglekļa atoms savienojas ar diviem skābekļa atomiem. Oglekļa dioksīda molekulai ir divas C=O saites.
dekoratīvās saldo kartupeļu vīnogulāju slimības
Kovalentās saites elementu piemēri
Ja līdzīgi atomi veido kovalentās molekulārās saites, rezultāti ir kovalentie elementi. Periodiskajā tabulā atrodamie nemetāla kovalentie elementi ietver:
eņģeļi runā skaitļos
- ūdeņradis
- ogleklis
- slāpeklis
- fosfors
- skābeklis
- sērs un selēns.
Turklāt visi halogēna elementi, tostarp:
- fluors
- hlors
- broms
- jods un astatīns ir kovalenti nemetāla elementi.
Polārās un nepolārās kovalentās saites
Atšķirībā no jonu saitēm, kovalentās saites bieži veidojas starp atomiem, kur viens no atomiem nevar viegli sasniegt cēlgāzes elektronu apvalka konfigurāciju, zaudējot vai iegūstot vienu vai divus elektronus. ... Tāpēc atomi, kas savieno kovalenti, sadala savus elektronus, lai pabeigtu savu valences apvalku.
Jo lielāka ir elektronegativitātes atšķirība, jo joniskāka ir saite. Daļēji jonu saites ir polāras kovalentās saites. Nepolārās kovalentās saites ar vienādu saišu elektronu sadalījumu rodas, ja abu atomu elektronegativitātes ir vienādas.
Polāro kovalento saišu piemēri
Polārajā kovalentajā saitē elektroni, ko dala atomi, vidēji pavada vairāk laika, tuvāk skābekļa kodolam nekā ūdeņraža kodolam. Tas ir saistīts ar molekulas ģeometriju un lielo elektronegativitātes atšķirību starp ūdeņraža atomu un skābekļa atomu.
Ūdens molekula, saīsināti kā H2O, ir polārās kovalentās saites piemērs. Elektroni ir sadalīti nevienlīdzīgi, jo skābekļa atoms pavada vairāk laika ar elektroniem nekā ūdeņraža atomi. Tā kā elektroni vairāk laika pavada kopā ar skābekļa atomu, tam ir daļējs negatīvs lādiņš.
Nepolāro kovalento saišu piemēri
Nepolārajām molekulām ir mazāka iespēja izšķīst ūdenī. Nepolāra viela ir viela bez dipola, kas nozīmē, ka tās molekulārajā struktūrā ir vienmērīgs elektronu sadalījums. Piemēri ir oglekļa dioksīds, augu eļļas un naftas produkti.
Nepolāras kovalentās saites piemērs ir saite starp diviem ūdeņraža atomiem, jo tiem vienādi dala elektronus. Vēl viens nepolāras kovalentās saites piemērs ir saite starp diviem hlora atomiem, jo tiem arī ir vienādi sadalīti elektroni.
Kovalentās saites — septiņas lietas, kas jāatceras
Šeit ir daži galvenie ieteikumi, kas palīdzēs jums atcerēties, ko tikko uzzinājāt par kovalentajām saitēm:
- Valence un kovalentās saites savieno atomus, veidojot molekulas.
- Atomi var savienoties trīs galvenajos veidos: kovalentās saites, jonu saites un metāla saites.
- Termins kovalentā saite apzīmē savienojumus, kas rodas, daloties vienam vai vairākiem elektronu pāriem.
- Jonu saites, kurās elektroni pārvietojas starp atomiem, rodas, kad atomi, kuru ārējā apvalkā ir tikai daži elektroni, nodod elektronus atomiem, kuru ārējā apvalkā trūkst tikai dažu elektronu.
- Metāla saitēs milzīgs skaits atomu zaudē savus elektronus. Tos tur kopā režģī, piesaistot “brīvos” elektronus un pozitīvajiem kodoliem.
- Atoms, kas zaudē elektronu, kļūst pozitīvi uzlādēts; atoms, kas iegūst elektronu, kļūst negatīvi lādēts, tāpēc abus atomus savelk kopā pretstatu elektriskā pievilcība.
- Tā kā tie ir negatīvi lādēti, kopīgie elektroni tiek vienādi piesaistīti abu iesaistīto atomu pozitīvajam kodolam. Atomus satur pievilcība starp katru kodolu un kopīgajiem elektroniem.