Kovalens və Nümunələri Anlamaq
Pendahuluan
Kimyada atomların bir maddə əmələ gətirmək üçün birləşməsi əsasən həmin maddənin xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Atomların necə bağlandığını izah edən vacib bir anlayış kovalentlikdir. Kovalent rabitələr (kovalentlik) tez-tez qeyri-metal elementlərdən ibarət birləşmələrdə, məsələn, suda (H₂O), karbon qazında (CO₂), metanda (CH₄) və həyatın əsasını təşkil edən müxtəlif üzvi birləşmələrdə olur. Kovalentliyin mənasını və nümunələri anlamaq molekulyar strukturların necə əmələ gəldiyini, müəyyən maddələrin niyə müəyyən qaynama nöqtələrinə malik olduğunu, bəzi birləşmələrin niyə suda asanlıqla həll olduğunu və kimyəvi reaktivliyin necə baş verdiyini anlamağımıza kömək edəcəkdir.
Kovalensiyanın Anlaşılması
Kovalentlik, iki atomun sabitliyə nail olmaq üçün bir cüt elektronu paylaşdığı zaman meydana gələn kimyəvi rabitələr olan kovalent rabitələrin əmələ gəlməsi ilə əlaqəli bir anlayışdır. Ümumiyyətlə, atomlar ən xarici qabığında 8 elektron olan nəcib qazlar (oktet qaydası) kimi sabit bir elektron konfiqurasiyasına nail olmaq istəyirlər (baxmayaraq ki, bəzi istisnalar var). Qeyri-metal atomları nisbətən yüksək elektron mənfiliyinə malik olduqları və elektronları "asanlıqla itirmədikləri" üçün sabitliyə nail olmağın ən çox ehtimal olunan yolu, ion rabitələrində olduğu kimi elektronları tamamilə vermək və ya almaq əvəzinə, onları paylaşmaqdır.
Başqa sözlə, ion rabitələrində elektronlar bir atomdan digərinə ötürülərkən, kovalent rabitələrdə elektronlar ortaq olur. Ortaq elektronlar iki atom nüvəsini bir-birinə "bağlayan" bir molekul və ya kovalent rabitə əmələ gətirən birləşdirici elektron cütü əmələ gətirir.
Kovalent Bağlar Niyə Yaranır?
Kovalent rabitələr daha aşağı və daha sabit enerji vəziyyətinə çatmaq istəyi səbəbindən yaranır. İki atom bir-birinə yaxınlaşdıqda, onların valent elektronları ortaq ola bilər və bu da hər bir atomun xarici qabığında kifayət qədər elektron "var" kimi görünür. Bu, sistemi atomlar tək başına olduqdan daha sabit edir.
Məsələn, bir hidrogen atomunun (H) bir elektronu var və iki elektronla helium (He) kimi sabitlik əldə etmək istəyir. İki hidrogen atomu bir cüt elektronu paylaşaraq bir H₂ molekulu əmələ gətirə bilər. Artıq hər bir H₂ atomu ilk qabığında iki elektronu varmış kimi "hiss edir" və beləliklə sabitliyə nail olur.
Kovalent Bağların Növləri
Kovalent rabitələr paylaşılan elektron cütlüklərinin sayına və atomlar arasındakı elektronmənfilik fərqinə əsasən fərqləndirilə bilər.
1. Paylaşılan elektron cütlərinin sayına əsasən
1. Tək kovalent rabitə: 1 cüt elektron paylaşmaqla.
Misal: H₂-da H—H və ya CH₄-da C—H.
2. İkiqat kovalent rabitə: 2 cüt elektron paylaşmaq.
Misal: O₂-da O=O və ya CO₂-da C=O.
3. Üçqat kovalent rabitə: 3 cüt elektron paylaşmaq.
Misal: N≡N, N₂ üzərində.
Elektron cütləri nə qədər çox paylaşılırsa, rabitə bir o qədər güclü olur və atomlar arasındakı məsafə qısalır.
2. Qütblüyə əsaslanır
1. Qeyri-polyar kovalent rabitələr
Hər iki atomun eyni və ya çox oxşar elektronmənfilikləri olduqda baş verir, beləliklə elektron cütü nisbətən bərabər şəkildə paylaşılır.
Misal: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. Qütb kovalent rabitələr
Bu, elektronmənfilik fərqi elektron cütünün atomlardan birinə daha çox cəlb olunacağı qədər əhəmiyyətli olduqda baş verir. Bu, qismən yüklərin (δ⁺ və δ⁻) yaranmasına səbəb olur.
Nümunələr: HCl-də H—Cl, H₂O-da O—H.
Qütb rabitəsinin həmişə molekulun qütblü olması demək olmadığını ayırd etmək vacibdir; molekulun qütblüyünə molekulun forması (həndəsə) də təsir göstərir.
Gündəlik birləşmələrdə kovalens nümunələri
Gündəlik həyatda asanlıqla tapıla bilən bəzi nümunələr:
1. Su (H₂O)
Su, qütb kovalent rabitələrə malik birləşmənin vacib bir nümunəsidir. Oksigen atomu hidrogendən daha çox elektronegativdir, buna görə də tək cüt oksigenə daha çox cəlb olunur. Bu, suya bir çox maddəni həll etmək qabiliyyəti, yüksək səth gərginliyi və digər kiçik molekullarla müqayisədə nisbətən yüksək qaynama temperaturu kimi unikal xüsusiyyətlər verir.
H₂O-da iki qütblü O—H rabitəsi mövcuddur. Bundan əlavə, su molekullarının "əyri" (xətti olmayan) forması onların dipol momentlərinin bir-birini ləğv etməməsi deməkdir və beləliklə, su molekulları bütövlükdə qütbdür.
2. Karbon qazı (CO₂)
CO₂-nun C və O arasında iki ikiqat kovalent rabitəsi var (O=C=O). C=O rabitəsi polyardır, lakin CO₂ xəttidir, ona görə də onun iki dipol momenti bir-birini ləğv edir. Nəticədə, CO₂ molekulu tamamilə qeyri-polyardır. Bu, CO₂-nun təmiz polyar maddələrə nisbətən suda nisbətən daha az həll olmasının səbəblərindən biridir, baxmayaraq ki, müəyyən şərtlər altında karbon turşusu əmələ gətirmək üçün reaksiya verə bilər.
3. Metan (CH₄)
Metan, C və H arasında tək kovalent rabitələrdən ibarət sadə bir üzvi birləşmədir. Ümumiyyətlə, CH₄ qeyri-polyardır, çünki forması tetraedrik simmetrikdir və C ilə H arasındakı elektronmənfilik fərqi çox böyük deyil. Metan təbii qazın əsas komponentidir və yanacaq kimi geniş istifadə olunur.
4. Oksigen (O₂) və azot (N₂)
O₂ ikiqat kovalent rabitəyə (O=O), N₂ isə üçqat kovalent rabitəyə (N≡N) malikdir. N₂-dakı üçqat rabitə çox güclüdür və adi şəraitdə azotu nisbətən inert (asanlıqla reaksiyaya girməyən) edir. Buna görə də azot Yer atmosferində üstünlük təşkil edir, lakin xüsusi şərtlər və ya katalizator köməyi olmadan asanlıqla reaksiyaya girmir.
5. Hidrogen xlorid (HCl)
HCl qütb kovalent rabitəyə nümunədir. Xlor (Cl) hidrogendən daha çox elektronmənfi olduğundan, onun elektronları Cl-yə daha çox cəlb olunur və nəticədə qismən yük yaranır. Suda həll olduqda, HCl ionlaşaraq H⁺ və Cl⁻ əmələ gətirir və bu da onu güclü turşu kimi tanıdır. Bu, birləşmənin kovalent rabitəyə malik ola biləcəyini, lakin məhlulda ionlar əmələ gətirə biləcəyini göstərir.
6. Ammonyak (NH₃)
Ammonyakın N və H arasında kovalent rabitə var. NH₃ molekulu üçbucaqlı piramida formasındadır və qütbdür. Ammonyak gübrə sənayesində, təmizlikdə və müxtəlif kimyəvi proseslərdə geniş istifadə olunur. Ammonyakın qütblüyü onun su ilə güclü qarşılıqlı təsir göstərməsinə imkan verir.
Kovalent Birləşmələrin Ümumi Xüsusiyyətləri
Ümumiyyətlə, kovalent birləşmələr aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir (istisnalar olsa da):
1. Bir çoxu metal olmayan elementlərdən əmələ gəlir.
2. Ümumiyyətlə, xüsusilə kiçik molekullar üçün ion birləşmələrinə nisbətən daha aşağı ərimə və qaynama nöqtələrinə malikdir.
3. Qeyri-polyar kovalent birləşmələr suda həll olmur, lakin qeyri-polyar həlledicilərdə həll olur.
4. Bərk halda elektrik keçirməyin; bəziləri məhlulda ionlaşdıqda (məsələn, suda HCl) elektrik keçirə bilər.
5. Karbohidrogenlər, spirtlər, üzvi turşular və zülallar kimi bir çox üzvi birləşmələrdə tapılır.
Bağlanır
Kovalentlik, atomların, xüsusən də qeyri-metalların elektron cütlərini paylaşaraq necə rabitə əmələ gətirdiyini izah edən fundamental bir anlayışdır. Kovalent rabitələr tək, ikiqat və ya üçqat, eləcə də qütblü və ya qütbsüz ola bilər. Su (H₂O), karbon qazı (CO₂), metan (CH₄), oksigen (O₂), azot (N₂) və hidrogen xlorid (HCl) kimi gündəlik həyatda çox tanış olan nümunələrdir. Kovalentliyin tərifini və nümunələrini başa düşməklə molekulyar quruluşu bir maddənin fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri ilə daha asanlıqla əlaqələndirə bilərik.
İstəsəniz, məqalənin daha elmi versiyasını (Luis strukturları, oktet qaydası və molekulyar həndəsə müzakirəsi ilə) və ya orta məktəb şagirdləri üçün daha sadə bir versiyasını əlavə edə bilərəm.
