LEGĂTURĂ COVALENTĂ: CARACTERISTICI, PROPRIETĂȚI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele Legăturile covalente sunt un tip de legătură între atomii care formează molecule prin perechi de electroni de partajare. Aceste legături, care reprezintă un echilibru destul de stabil între fiecare specie, permit fiecărui atom să obțină stabilitatea configurației sale electronice.

Aceste legături sunt formate în versiuni simple, duble sau triple și au caractere polare și nepolare. Atomii pot atrage alte specii, permițând astfel formarea compușilor chimici. Această unire poate apărea prin diferite forțe, generând o atracție slabă sau puternică, caractere ionice sau schimb de electroni.

Legăturile covalente sunt considerate legături „puternice”. Spre deosebire de alte legături puternice (legături ionice), cele covalente apar de obicei în atomi nemetalici și în cei care au afinități similare pentru electroni (electronegativități similare), ceea ce face ca legăturile covalente să fie slabe și necesită mai puțină energie pentru a se rupe.

În acest tip de legătură, așa-numita regulă Octet este de obicei aplicată pentru a estima numărul de atomi de partajat: această regulă afirmă că fiecare atom dintr-o moleculă necesită 8 electroni de valență pentru a rămâne stabile. Prin partajare, trebuie să obțină pierderi sau câștig de electroni între specii.

caracteristici

Legăturile covalente sunt afectate de proprietatea electronegativă a fiecăruia dintre atomii implicați în interacțiunea perechilor de electroni; Când aveți un atom cu electronegativitate considerabil mai mare decât celălalt atom din joncțiune, se va forma o legătură covalentă polară.

Cu toate acestea, atunci când ambii atomi au o proprietate electronegativă similară, se va forma o legătură covalentă nonpolară. Acest lucru se întâmplă deoarece electronii celor mai electronegative specii vor fi mai legați de acest atom decât în ​​cazul celui cu cea mai mică electronegativitate.

Este de remarcat faptul că nicio legătură covalentă nu este complet egalitară, cu excepția cazului în care cei doi atomi implicați sunt identici (și au astfel aceeași electronegativitate).

Tipul de legătură covalentă depinde de diferența de electronegativitate între specii, unde o valoare între 0 și 0,4 are ca rezultat o legătură nepolară, iar o diferență de la 0,4 la 1,7 are ca rezultat o legătură polară ( Legăturile ionice apar de la 1.7).

Legătură covalentă non-polară

Legătura covalentă non-polară este generată atunci când electronii sunt împărțiți în mod egal între atomi. Acest lucru apare în general când cei doi atomi au o afinitate electronică similară sau egală (aceeași specie). Cu cât valorile de afinitate ale electronilor sunt mai similare între atomii implicați, cu atât atracția rezultată este mai puternică.

Acest lucru apare de obicei în moleculele de gaz, cunoscute și sub numele de elemente diatomice. Legăturile covalente non-polare funcționează cu aceeași natură ca cele polare (atomul cu electronegativitate mai mare va atrage mai puternic electronii sau electronii celuilalt atom).

Cu toate acestea, în moleculele diatomice electronegativitățile se anulează deoarece sunt egale, rezultând o încărcare de zero.

Legăturile non-polare sunt cruciale în biologie: ele ajută la formarea legăturilor de oxigen și peptide care se văd în lanțurile de aminoacizi. Moleculele cu un număr mare de legături nonpolare sunt de obicei hidrofobe.

Legătură covalentă polară

Legătura covalentă polară apare atunci când există o partajare inegală de electroni între cele două specii implicate în uniune. În acest caz, unul dintre cei doi atomi are o electronegativitate considerabil mai mare decât celălalt și din acest motiv va atrage mai mulți electroni din joncțiune.

Molecula rezultată va avea o latură ușor pozitivă (cea cu cea mai mică electronegativitate) și o latură ușor negativă (cu atomul cu cea mai mare electronegativitate). De asemenea, va avea un potențial electrostatic, oferind compusului capacitatea de a se lega slab de alți compuși polari.

Cele mai multe obligațiuni polare comune sunt cele de hidrogen cu atomi mai electronegative pentru a forma compuși , cum ar fi apa (H ₂ O).

Proprietăți

În structurile legăturilor covalente, sunt luate în considerare o serie de proprietăți care sunt implicate în studiul acestor legături și ajută la înțelegerea acestui fenomen de partajare a electronilor:

Regula octetului

Regula octetului a fost formulată de fizicianul și chimistul american Gilbert Newton Lewis, deși au existat oameni de știință care au studiat acest lucru înaintea sa.

Este o regulă care reflectă observația că atomii elementelor reprezentative tind să se combine în așa fel încât fiecare atom să atingă opt electroni în carcasa sa de valență, ceea ce îl determină să aibă o configurație electronică similară gazelor nobile. Diagrame sau structuri Lewis sunt utilizate pentru a reprezenta aceste joncțiuni.

Există excepții de la această regulă, de exemplu la speciile cu o coajă de valență incompletă (molecule cu șapte electroni, cum ar fi CH ₃ , și specii reactive cu șase electroni, cum ar fi BH ₃ ); se întâmplă și în atomii cu foarte puțini electroni, precum heliu, hidrogen și litiu, printre altele.

Rezonanţă

Rezonanța este un instrument folosit pentru a reprezenta structuri moleculare și pentru a reprezenta electroni delocalizați, unde legăturile nu pot fi exprimate cu o singură structură Lewis.

În aceste cazuri, electronii trebuie să fie reprezentați prin diferite structuri „contribuitoare”, numite structuri rezonante. Cu alte cuvinte, rezonanța este acel termen care sugerează utilizarea a două sau mai multe structuri Lewis pentru a reprezenta o anumită moleculă.

Acest concept este complet uman și nu există nicio structură sau alta structură a moleculei la un moment dat, dar poate exista în orice versiune a acesteia (sau a tuturor) în același timp.

Mai mult, structurile care contribuie (sau rezonante) nu sunt izomeri: doar poziția electronilor poate diferi, dar nu și nucleii atomilor.

aromaticitate

Acest concept este folosit pentru a descrie o moleculă plană ciclică cu un inel de legături rezonante care prezintă o stabilitate mai mare decât alte aranjamente geometrice cu aceeași configurație atomică.

Moleculele aromatice sunt foarte stabile, deoarece nu se rup ușor și nici nu reacționează de obicei cu alte substanțe. În benzen, compusul aromatic prototip, legături pi (π) conjugate se formează în două structuri rezonante diferite, care formează un hexagon extrem de stabil.

Link Sigma

Este cea mai simplă legătură, în care se alătură două orbitale „s”. Legăturile Sigma apar în toate legăturile covalente simple și pot apărea și în orbitale „p”, atât timp cât se uită între ele.

Bon pi (π)

Această legătură are loc între două orbitale "p" care sunt în paralel. Se leagă unul lângă altul (spre deosebire de sigma, care se leagă față în față) și formează zone de densitate de electroni deasupra și sub moleculă.

Legăturile duble și triple covalente implică una sau două legături pi și acestea conferă moleculei o formă rigidă. Legăturile Pi sunt mai slabe decât legăturile sigma, deoarece există o suprapunere mai mică.

Tipuri de legături covalente

Legăturile covalente între doi atomi pot fi formate dintr-o pereche de electroni, dar pot fi, de asemenea, formate din două sau chiar trei perechi de electroni, deci acestea vor fi exprimate ca legături simple, duble și triple, care sunt reprezentate de diferite tipuri de uniuni (legături sigma și pi) pentru fiecare.

Obligațiunile unice sunt cele mai slabe, iar cele triple sunt cele mai puternice; Aceasta se întâmplă deoarece triplele au cea mai scurtă lungime a legăturii (atracție mai mare) și cea mai mare energie a legăturii (necesită mai multă energie pentru a se rupe).

Legătură simplă

Este distribuirea unei singure perechi de electroni; adică fiecare atom implicat împărtășește un singur electron. Această uniune este cea mai slabă și implică o singură legătură sigma (σ). Este reprezentat de o linie între atomi; de exemplu, în cazul moleculei de hidrogen (H ₂ ):

H H

Dublu link

În acest tip de legătură, două perechi de electroni partajați formează legături; adică se împart patru electroni. Această legătură implică o legătură sigma (σ) și o legătură pi (π) și este reprezentată de două linii; de exemplu, în cazul dioxidului de carbon (CO ₂ ):

O = C = O

Triplă legătură

Această legătură, cea mai puternică care există între legăturile covalente, apare atunci când atomii împart șase electroni sau trei perechi, într-o legătură sigma (σ) și două pi (π). Este reprezentat cu trei linii și pot fi văzute în molecule , cum ar fi acetilena (C ₂ H ₂ ):

HC≡CH

În cele din urmă, au fost observate legături cvadruple, dar sunt rare și sunt limitate în principal la compuși metalici, cum ar fi acetatul de crom (II) și alții.

Exemple

Pentru legăturile simple, cel mai frecvent caz este cel al hidrogenului, după cum se poate vedea mai jos:

Cazul unei legături triple este cel al nitrogenilor din oxidul azotat (N ₂ O), așa cum se vede mai jos, cu legăturile sigma și pi vizibile:

Referințe

1. Chang, R. (2007). Chimie. (Ediția a 9-a). McGraw-Hill.
2. Chem Libretexts. (Sf). Preluat de la chem.libretexts.org
3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Preluat de la thinkco.com
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Biologie moleculară celulară. New York: WH Freeman.
5. Wikiversitate. (Sf). Preluat de pe en.wikiversity.org