پیوند کووالانسی

پیوند کووالانسی

پیوند کووالانسی در نتیجه به اشتراک گذاشتن یک و یا چند جفت الکترون میان دو اتم (نافلز) پدید می‌آید. در واقع الکترونهای اشتراکی تحت تأثیر جاذبه هسته های هر دو اتم قرار گرفته و موجب اتصال دو اتم به یک دیگر می‌شوند. این پیوند هنگامی تشکیل می‌شود که دو اتم به تعداد برابر الکترون به اشتراک بگذارند.

با نزدیک شدن دو اتم به یکدیگر میان ذرات هم بار (الکترونها با یکدیگر هسته ها با یکدیگر) دافعه و بین ذرات دارای بار مخالف (الکترونها و هسته ها با یکدیگر) آنها جاذبه ایجاد می‌شود و پیوند کووالانسی در صورتی برقرار می‌شود که نیروهای جاذبه پدید آمده به طور نسبی بر نیروهای دافعه برتری پیدا کنند.بررسی نمودار انرژی پتانسیل – فاصله بین دو هسته اتم هیدروژن

با نزدیک شدن دو اتم به یکدیگر ابتدا نیروی جاذبه میان دو اتم بر نیروی دافعه بین آنها برتری دارد (نقاط 1 و 2) و همین دلیل موجب نزدیک شدن دو اتم به یکدیگر و کم شدن انرژی پتانسیل آنها می‌شود این امر تا نقطه 3 که اتم‌ها کمترین انرژی پتانسیل را دارند ادامه می‌یابد. در این حالت نیروهای دافعه و جاذبه در توازن با یکدیگرند و فاصله بین هسته ها در این حالت طول پیوند H – H در نظر گرفته می‌شود و انرژی آزاد شده تا این حالت به انرژی پیوند H – H موسوم است. اگر از این فاصله تعادلی، فاصله میان دو اتم کمتر شود نیروی دافعه بر نیروی جاذبه برتری یافته و انرژی پتانسیل آنها افزایش می یابد. (نقطه 4).

روند تناوبی تغییر الکترونگاتیوی عناصر

الکترونگاتیوی یک ا تم میزان تمایل نسبی آن اتم برای کشیدن الکترونهای یک پیوند کووالانسی به سمت هسته خود است.الکترونگاتیوی عنصرها با یک روند تناوبی تغییر می‌کند. به طور کلی مقادیر الکترونگاتیوی در یک گروه از عنصرها از بالا به پایین کاهش و در یک دوره از جدول تناوبی از چپ به راست افزایش می‌یابد. بنابراین کمترین مقدار الکترونگاتیوی را می‌توان به سزیم در پايین و سمت چپ جدول و بیشترین مقدار الکترونگاتیوی (با چشم‌پوشی از گازهای نجیب) را به اتم فلوئور در بالا و سمت راست جدول نسبت داد.

مفهوم الکتروپوزیتیوی عکس مفهوم الکترونگاتیوی است. (تمایل نسبی یک اتم در دورکردن جفت الکترون پیوندی از هسته خود می‌باشد.)

پیوند قطبی، ناقطبی، یونی

اگر پیوند کووالانسی بین دو اتم یکسان يا دو اتم غیر یکسان با اختلاف الکترونگاتیوی کمتر از 4/0 برقرار شود پیوند حاصل پیوند کووالانسی ناقطبی است.

اگر پیوند کووالانسی بین دو اتم غیریکسان با اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر از 4/0 و کمتر از 7/1 برقرار شود پیوند حاصل پیوند کووالانسی قطبی است. اگر پیوند شیمیایی بین دو عنصر مختلف با اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر از 7/1 باشد پیوند حاصل پیوند یونی است.

در جدول زیر به الکترونگاتیوی برخی عناصر توجه کنید خوب است آنها را به خاطر بسپارید:

در پیوند کووالانسی ناقطبی ابر الکترونی مشترک به طور یکسان و متقارن در فضای بین دو هسته گسترش یافته است به عنوان مثال پیوند H – H یک پیوند کووالانسی ناقطبی است.

در پیوند کووالانسی قطبی الکترونهای پیوندی به سمت اتم الکترونگاتیوتر بیشتر از اتم دیگر کشیده می‌شود. بنابراین موجب ایجاد جزیی بار منفی بر روی آن میگردد (قطب منفی) و اتم مقابل نیز با دورشدن نسبی ابر الکترونی پیوندی از آن دارای جزیی بار مثبت می‌شود (قطب مثبت) به عنوان مثال پیوند بین اتم‌های کلروهیدروژن در مولکول Hcl یک پیوند کووالانسی قطبی محسوب می‌گردد.

هرچه اختلاف الکترونگاتیوی بین دو اتم بیشتر باشد خصلت یونی بیشتر و خصلت کووالانسی کمتر است.

رابطه طول پیوند و انرژی پیوند

فاصله تعادلی هسته های دو اتم متصل به یکدیگر را طول پیوند می‌نامند و از طرفی انرژی پیوند همان انرژی لازم برای تفکیک پیوند است. هر چه طول پيوند کوتاه‌تر باشد انرژي آن بيشتر است و پيوند قوي تر.

اگر پیوند کووالانسی ساده یا یگانه میان دو اتم از یک عنصر برقرار شده باشد نصف طول پیوند را شعاع اتمی یا شعاع کووالانسی عنصر مربوطه در نظر می‌گیرند. اگر دو اتم نافلزی در بلور جامد آن مجاور هم قرار گرفته باشند اما با یکدیگر پیوند کووالانسی نداشته باشند در این صورت نصف فاصله بین هسته های آنها شعاع وان در والسی می‌گویند.به عنوان مثال در ملکول شعاع وان در والسی کلر برابر 150 پيکومتر و شعاع اتمی آن برابر 5/99 پیکومتر است.

برای همه نافلزها به غیر از گازهای نجیب شعاع وان در والسی بزرگتر از شعاع اتمی است.در گازهای نجیب شعاع کووالانسی و وان در والسی برابر هستند.

مقایسه ترکیبات کووالانسی و یونی

ترکیبات کووالانسی به سه حالت جامد مایع و گاز وجود دارند اما اغلب ترکیبات یونی جامد هستند. با وجود این که پیوند کووالانسی از یونی قوی‌تر است اما دمای ذوب و جوش ترکیبات کووالانسی بسیار کمتر از ترکیبات یونی است. زیرا در این ترکیبها پیوند کووالانسی صرفاً میان اتم‌های تشکیل دهنده دو مولکول وجود دارند و میان مولکولها با یکدیگر نیروهای به مراتب ضعیف ‌تری وجود دارند که با از بین رفتن آنها ماده به دمای جوش رسیده و مولکول های آن از هم جدا می‌شوند نه اتم‌ها.

از طرفی ترکیبات یونی به صورت محلول یا مذاب رسانای الکتریسیته می‌باشند چون یونهای مثبت و منفی جدا شده از یکدیگر عامل انتقال جریان الکتریسیته هستند. اما در ترکیبات مولکولی به صورت مذاب مولکول‌ها از یکدیگر جدا شده و چون دارای بار الکتریکی نیستند نمی‌توانند الکتریسیته را انتقال دهند.