Primjeri pitanja o kovalentnim vezama
Pendahuluan
Kovalentna veza je vrsta hemijske veze u kojoj dva atoma dijele par ili više elektrona kako bi postigli stabilnu elektronsku konfiguraciju, kao što je to slučaj u plemenitim gasovima. Ova veza se obično javlja između atoma nemetala koji imaju relativno visoke elektronegativnosti i ne razlikuju se značajno. Formiranje kovalentne veze igra ključnu ulogu i u organskoj i u neorganskoj hemiji i osnova je mnogih spojeva s kojima se svakodnevno susrećemo. U ovom članku ćemo razmotriti nekoliko primjera koji uključuju kovalentne veze i pružiti rješenja koja će nam pomoći da ih bolje razumijemo.
Primjeri pitanja i diskusija
Pitanje 1
Odredite vrstu i broj kovalentnih veza koje se formiraju u molekuli H2O (vode).
Diskusija:
Molekul vode se sastoji od jednog atoma kisika (O) i dva atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Kiseonik: 1s² 2s² 2p⁴ (ukupno 8 elektrona)
– Vodonik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Kiseoniku su potrebna još dva elektrona da bi postigao oktet konfiguraciju (8 elektrona u svojoj najudaljenijoj ljusci), dok je svakom atomu vodonika potreban jedan elektron da bi postigao duplet konfiguraciju (2 elektrona u K ljusci).
2. Formiranje kovalentnih veza:
– Svaki atom vodika dijeli jedan elektron s atomom kisika.
– Kisik dijeli dva elektrona s dva atoma vodika, po jedan za svaki atom.
Dakle, u molekuli H2O se formiraju dvije kovalentne veze, jedna između atoma kisika i jedna između atoma vodika.
Pitanje 2
Napišite Lewisovu strukturu molekule metana (CH₄).
Diskusija:
Metan se sastoji od jednog atoma ugljika (C) i četiri atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Ugljik: 1s² 2s² 2p² (ukupno 6 elektrona)
– Vodonik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Ugljik ima četiri valentna elektrona (2s² 2p²) i potrebna su mu još četiri elektrona da bi dostigao oktet.
2. Formiranje kovalentnih veza:
– Svaki atom vodika dijeli jedan elektron s atomom ugljika.
– Ugljik dijeli četiri elektrona sa četiri atoma vodika, po jedan za svaki atom.
Lewisova struktura metana je sljedeća:
"`
H
|
H – C – H
|
H
"`
Ugljik je u centru sa četiri jednostruke kovalentne veze sa četiri atoma vodika.
Pitanje 3
Odredite Lewisovu strukturu i molekularni oblik ugljikovog dioksida (CO₂).
Diskusija:
Ugljikov dioksid se sastoji od jednog atoma ugljika (C) i dva atoma kisika (O).
1. Elektronska konfiguracija:
– Ugljik: 1s² 2s² 2p² (ukupno 6 elektrona)
– Kiseonik: 1s² 2s² 2p⁴ (ukupno 8 elektrona)
Ugljik ima četiri valentna elektrona, dok svaki atom kisika ima šest. Ugljiku su potrebna četiri elektrona više za oktet, dok svakom atomu kisika trebaju dva elektrona više.
2. Formiranje kovalentnih veza:
– Ugljik dijeli dva elektrona sa svakim atomom kisika.
– Između ugljika i svakog kisika formiraju se dvije dvostruke kovalentne veze.
Lewisova struktura za CO₂ je sljedeća:
"`
O = C = O
"`
Molekularni oblik je linearan s uglom veze od 180°.
Pitanje 4
Izračunajte ukupan broj valentnih elektrona i nacrtajte Lewisovu strukturu za molekulu amonijaka (NH₃).
Diskusija:
Amonijak se sastoji od jednog atoma dušika (N) i tri atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Azot: 1s² 2s² 2p³ (ukupno 7 elektrona)
– Vodonik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Azot ima pet valentnih elektrona, a za oktet su mu potrebna još tri elektrona.
2. Ukupan broj valentnih elektrona:
– Dušik: 5 valentnih elektrona.
– Vodonik (3 atoma): 3 elektrona (1 elektron po atomu).
Ukupan broj valentnih elektrona = 5 + 3 = 8 valentnih elektrona.
3. Formiranje kovalentnih veza:
– Dušik dijeli jedan elektron sa svakim atomom vodika.
Lewisova struktura za NH₃ je:
"`
H
|
H – N – H
|
"`
A par slobodnih elektrona (usamljeni par) se nalazi u dušiku.
Pitanje 5
Nacrtajte i objasnite Lewisovu strukturu nitratno-ionskog spoja (NO₃⁻).
Diskusija:
Nitratni ion je poliatomski spoj s jednim dušikom (N) i tri kisika (O), te negativnim nabojem.
1. Elektronska konfiguracija:
– Azot: 1s² 2s² 2p³ (ukupno 7 elektrona)
– Kiseonik: 1s² 2s² 2p⁴ (ukupno 8 elektrona)
Azot ima pet valentnih elektrona, dok svaki atom kiseonika ima šest valentnih elektrona.
2. Ukupan broj valentnih elektrona:
– Dušik: 5 elektrona.
– Kisik (3 atoma): 18 elektrona (6 elektrona po atomu).
– Dodatno zbog negativnih iona: 1 elektron.
Ukupan broj valentnih elektrona = 5 + 18 + 1 = 24 valentnih elektrona.
3. Formiranje kovalentnih veza i priprema Lewisovih struktura:
– Dušik formira dvostruku vezu s jednim od atoma kisika i jednostruku vezu s druga dva atoma kisika.
– Ravnomjerna raspodjela negativnog naboja između dva atoma kisika s jednostrukim vezama uključuje rezonancu.
Lewisova struktura za NO₃⁻ je:
"`
O
/
UKLJUČENO=O
"`
Ali, znak rezonancije mora se dodati da bi se opisala delokalizacija elektrona.
Zaključak
Kovalentna veza je fundamentalni koncept u hemiji, gdje atomi dijele elektrone kako bi postigli stabilnost. Razumijevanje crtanja Lewisovih struktura, brojanja valentnih elektrona i određivanja molekularnih oblika su ključne vještine za dublje razumijevanje hemijskih procesa. Nadamo se da će čitaoci, koristeći gore navedene primjere, steći bolje razumijevanje formiranja i karakteristika kovalentnih veza.
