Charakterystyka niepolarnego wiązania kowalencyjnego, jego powstawanie, typy

A niepolarne wiązanie kowalencyjne jest rodzajem wiązania chemicznego, w którym dwa atomy o podobnych elektroujemnościach dzielą elektrony, tworząc cząsteczkę. Występuje w dużej liczbie związków o różnych właściwościach, znajdujących się między dwoma atomami azotu, które tworzą gatunki gazowe (N₂), oraz między atomami węgla i wodoru, które utrzymują razem cząsteczkę gazu metanowego (CH₄), jak również wśród wielu innych substancji.

Znana jest jako elektroujemność własności posiadanej przez pierwiastki chemiczne, która odnosi się do tego, jak duża lub mała zdolność tych gatunków atomowych ma przyciągać do siebie gęstość elektronową..

Należy zauważyć, że elektroujemność atomów opisuje tylko te, które są zaangażowane w wiązanie chemiczne, to znaczy, gdy są częścią cząsteczki.

Indeks

• 1 Ogólna charakterystyka
  • 1.1 Biegunowość i symetria
• 2 Jak powstaje niepolarne wiązanie kowalencyjne?
  • 2.1 Regulacja i energia
• 3 Rodzaje elementów tworzących niepolarne wiązanie kowalencyjne
  • 3.1 Niepolarne wiązania kowalencyjne różnych atomów
• 4 Przykłady
• 5 referencji

Ogólna charakterystyka

Termin „niepolarny” charakteryzuje cząsteczki lub wiązania, które nie wykazują żadnej polarności. Gdy cząsteczka jest niepolarna, może oznaczać dwie rzeczy:

-Ich atomy nie są połączone wiązaniami polarnymi.

-Ma on połączenia typu polarnego, ale zostały one zorientowane w taki symetryczny sposób, że każdy anuluje moment dipolowy drugiego.

Podobnie istnieje duża liczba substancji, w których ich cząsteczki pozostają połączone ze sobą w strukturze związku, zarówno w fazie ciekłej, gazowej, jak i stałej.

Gdy tak się dzieje, jest to w dużej mierze spowodowane tak zwanymi siłami lub oddziaływaniami van der Waalsa, oprócz warunków temperatury i ciśnienia, do których prowadzi się reakcję chemiczną..

Tego typu interakcje, które występują również w molekułach polarnych, mają miejsce w wyniku ruchu cząstek subatomowych, głównie elektronów, gdy poruszają się między cząsteczkami.

Ze względu na to zjawisko, w ciągu kilku chwil, elektrony mogą gromadzić się na jednym końcu cząsteczek chemicznych, koncentrując się w określonych obszarach cząsteczki i nadając jej rodzaj cząstkowego ładunku, generując pewne dipole i powodując, że cząsteczki pozostają wystarczająco blisko jeden do drugiego.

Biegunowość i symetria

Jednakże ten mały dipol nie powstaje w związkach związanych niepolarnymi wiązaniami kowalencyjnymi, ponieważ różnica między ich elektroujemnościami jest praktycznie zerowa lub całkowicie zerowa.

W przypadku cząsteczek lub wiązań utworzonych przez dwa równe atomy, to znaczy gdy ich elektroujemności są identyczne, różnica między nimi wynosi zero.

W tym sensie wiązania klasyfikuje się jako kowalencyjne niepolarne, gdy różnica elektroujemności między dwoma atomami tworzącymi związek jest mniejsza niż 0,5.

Wręcz przeciwnie, gdy to odejmowanie daje wartość, która wynosi od 0,5 do 1,9, charakteryzuje się ona kowalencją polarną. Podczas gdy, gdy ta różnica daje liczbę większą niż 1,9, jest ona zdecydowanie uważana za wiązanie lub związek o charakterze polarnym.

Tak więc tego typu wiązania kowalencyjne powstają dzięki współdzieleniu elektronów między dwoma atomami, które dają jednakową gęstość elektronową.

Z tego powodu, oprócz natury atomów zaangażowanych w tę interakcję, gatunki molekularne, które są połączone przez ten typ wiązania, wydają się być dość symetryczne, a zatem związki te są zwykle dość silne.

Jak powstaje niepolarne wiązanie kowalencyjne?

Ogólnie, wiązania kowalencyjne powstają, gdy para atomów uczestniczy w dzieleniu się par elektronów, lub gdy rozkład gęstości elektronowej występuje równomiernie między oboma gatunkami atomowymi.

Model Lewisa opisuje te związki jako interakcje, które mają podwójny cel: dwa elektrony są współdzielone przez parę atomów, które interweniują, a jednocześnie wypełniają najbardziej zewnętrzny poziom energii (warstwa walencyjna) każdego z nich, nadając im większa stabilność.

Ponieważ ten typ wiązania opiera się na różnicy elektroujemności istniejących między atomami, które go tworzą, ważne jest, aby wiedzieć, że pierwiastki o najwyższej elektroujemności (lub bardziej elektroujemne) to te, które przyciągają elektrony silniej do siebie..

Ta właściwość ma tendencję do zwiększania się w układzie okresowym w kierunku lewo-prawo iw kierunku rosnącym (oddolnym), tak że pierwiastkiem uważanym za najmniej elektroujemny w układzie okresowym jest frans (około 0,7 ) a ta o najwyższej elektroujemności to fluor (około 4,0).

Wiązania te najczęściej występują między dwoma atomami należącymi do niemetali lub między niemetalem a atomem o charakterze metaloidu.

Regulacja i energia

Z bardziej wewnętrznego punktu widzenia, jeśli chodzi o interakcje energetyczne, można powiedzieć, że para atomów przyciąga i tworzy wiązanie, jeśli ten proces powoduje spadek energii systemu.

Ponadto, gdy dane warunki powodują przyciąganie atomów, które oddziałują, zbliżają się do siebie i wtedy powstaje lub tworzy się wiązanie; tak długo, jak to podejście i późniejsze połączenie obejmują konfigurację, która ma mniej energii niż początkowy porządek, w którym atomy zostały rozdzielone.

Sposób, w jaki gatunki atomowe są łączone w celu utworzenia cząsteczek, jest opisany przez regułę oktetu, którą zaproponował fizykochemiczny geneza pochodzenia amerykańskiego Gilbert Newton Lewis.

Ta słynna zasada stwierdza przede wszystkim, że atom inny niż wodór ma tendencję do tworzenia wiązań, dopóki nie zostanie otoczony przez osiem elektronów w powłoce walencyjnej.

Oznacza to, że wiązanie kowalencyjne powstaje, gdy każdemu atomowi brakuje wystarczającej ilości elektronów do wypełnienia jego oktetu, to wtedy dzielą swoje elektrony.

Ta reguła ma swoje wyjątki, ale ogólnie rzecz biorąc, zależy od charakteru elementów zaangażowanych w link.

Rodzaje elementów, które tworzą niepolarne wiązanie kowalencyjne

Kiedy powstaje niepolarne wiązanie kowalencyjne, dwa atomy tego samego pierwiastka lub różnych pierwiastków można połączyć przez dzielenie elektronów z ich najbardziej zewnętrznych poziomów energii, które są dostępne do tworzenia wiązań.

Gdy występuje ten związek chemiczny, każdy atom dąży do uzyskania najbardziej stabilnej konfiguracji elektronicznej, która odpowiada gazom szlachetnym. Zatem każdy atom ogólnie „szuka”, aby uzyskać konfigurację najbliższego gazu szlachetnego w układzie okresowym, z mniejszą liczbą elektronów lub większą ich liczbą niż pierwotna konfiguracja.

Tak więc, gdy dwa atomy tego samego elementu są połączone, tworząc niepolarne wiązanie kowalencyjne, to dlatego, że to połączenie daje im mniej energetyczną konfigurację, a zatem bardziej stabilne.

Najprostszym przykładem tego typu jest gaz wodorowy (H₂), chociaż inne przykłady to gazy tlenowe (O₂) i azot (N₂).

Niepolarne wiązania kowalencyjne różnych atomów

Niepolarne połączenie może być również utworzone pomiędzy dwoma niemetalowymi elementami lub metaloidem i niemetalicznym elementem.

W pierwszym przypadku elementy niemetaliczne składają się z elementów należących do wybranej grupy układu okresowego, wśród których są fluorowce (jod, brom, chlor, fluor), gazy szlachetne (radon, ksenon, krypton). , argon, neon, hel) i kilka innych, np. siarka, fosfor, azot, tlen, węgiel.

Przykładem tego jest połączenie atomów węgla i wodoru, stanowiące podstawę większości związków organicznych.

W drugim przypadku metaloidami są te, które mają cechy pośrednie między niemetalami a gatunkami należącymi do metali w układzie okresowym. Wśród nich są między innymi: german, bor, antymon, tellur, krzem.

Przykłady

Można powiedzieć, że istnieją dwa typy wiązań kowalencyjnych, chociaż w praktyce nie mają one żadnej różnicy między nimi. Są to:

-Gdy identyczne atomy tworzą wiązanie.

-Gdy dwa różne atomy spotykają się, tworząc cząsteczkę.

W przypadku niepolarnych wiązań kowalencyjnych, które występują między dwoma identycznymi atomami, tak naprawdę nie ma znaczenia elektroujemność każdego z nich, ponieważ zawsze będą one dokładnie takie same, więc zawsze różnica elektroujemności będzie równa zero.

Tak jest w przypadku cząsteczek gazowych, takich jak wodór, tlen, azot, fluor, chlor, brom, jod.

Przeciwnie, kiedy są związkami między różnymi atomami, ich elektroujemności muszą być brane pod uwagę, aby zaklasyfikować je jako niepolarne.

Tak jest w przypadku cząsteczki metanu, w której moment dipolowy utworzony w każdym wiązaniu węgiel-wodór zostaje anulowany z powodu symetrii. Oznacza to brak separacji ładunków, więc nie mogą oddziaływać z molekułami polarnymi, takimi jak woda, czyniąc te cząsteczki i inne polarne węglowodory hydrofobowymi.

Inne niepolarne molekuły to: czterochlorek węgla (CCl)₄), pentan (C₅H₁₂), etylen (C₂H₄), dwutlenek węgla (CO)₂), benzen (C₆H₆) i toluen (C₇H₈).

Referencje

1. Bettelheim, F.A., Brown, W.H., Campbell, M.K., Farrell, S.O. i Torres, O. (2015). Wprowadzenie do zagadnień ogólnych, organicznych i biochemicznych. Pobrane z books.google.co.ve
2. LibreTexts. (s.f.). Wiązania kowalencyjne. Źródło: chem.libretexts.org
3. Brown, W., Foote, C., Iverson, B., Anslyn, E. (2008). Chemia organiczna. Pobrane z books.google.co.ve
4. ThoughtCo. (s.f.). Przykłady cząsteczek polarnych i niepolarnych. Pobrane z thinkco.com
5. Joesten, M.D., Hogg, J.L. and Castellion, M.E. (2006). The World of Chemistry: Essentials: Essentials. Pobrane z books.google.co.ve