Exemples de preguntes sobre enllaços covalents
Pendahuluan
Un enllaç covalent és un tipus d'enllaç químic en què dos àtoms comparteixen un parell o més electrons per aconseguir una configuració electrònica estable, com en els gasos nobles. Aquest enllaç es produeix normalment entre àtoms no metàl·lics que tenen electronegativitats relativament altes i no són significativament diferents. La formació d'enllaços covalents juga un paper crucial tant en la química orgànica com en la inorgànica i és la base de molts compostos que trobem cada dia. En aquest article, discutirem diversos exemples que impliquen enllaços covalents i proporcionarem solucions per ajudar-nos a entendre'ls millor.
Exemples de preguntes i debat
Pregunta 1
Determineu el tipus i el nombre d'enllaços covalents formats a la molècula d'H2O (aigua).
Discussió:
Una molècula d'aigua està formada per un àtom d'oxigen (O) i dos àtoms d'hidrogen (H).
1. Configuració electrònica:
– Oxigen: 1s² 2s² 2p⁴ (un total de 8 electrons)
– Hidrogen: 1s¹ (total 1 electró)
L'oxigen necessita dos electrons més per aconseguir una configuració d'octet (8 electrons a la capa més externa), mentre que cada àtom d'hidrogen necessita un electró per aconseguir una configuració de duplet (2 electrons a la capa K).
2. Formació d'enllaços covalents:
– Cada àtom d'hidrogen comparteix un electró amb un àtom d'oxigen.
– L'oxigen comparteix dos electrons amb dos àtoms d'hidrogen, un per a cada àtom.
Així, es formen dos enllaços covalents a la molècula d'H2O, un entre l'àtom d'oxigen i l'àtom d'hidrogen respectivament.
Pregunta 2
Escriviu l'estructura de Lewis per a la molècula de metà (CH₄).
Discussió:
El metà està format per un àtom de carboni (C) i quatre àtoms d'hidrogen (H).
1. Configuració electrònica:
– Carboni: 1s² 2s² 2p² (6 electrons en total)
– Hidrogen: 1s¹ (total 1 electró)
El carboni té quatre electrons de valència (2s² 2p²) i necessita quatre electrons més per arribar a un octet.
2. Formació d'enllaços covalents:
– Cada àtom d'hidrogen comparteix un electró amb un àtom de carboni.
– El carboni comparteix quatre electrons amb quatre àtoms d'hidrogen, un per a cada àtom.
L'estructura de Lewis per al metà és la següent:
“
H
|
H – C – H
|
H
“
El carboni es troba al centre amb quatre enllaços covalents simples a quatre àtoms d'hidrogen.
Pregunta 3
Determineu l'estructura de Lewis i la forma molecular del diòxid de carboni (CO₂).
Discussió:
El diòxid de carboni està format per un àtom de carboni (C) i dos àtoms d'oxigen (O).
1. Configuració electrònica:
– Carboni: 1s² 2s² 2p² (6 electrons en total)
– Oxigen: 1s² 2s² 2p⁴ (un total de 8 electrons)
El carboni té quatre electrons de valència, mentre que cada àtom d'oxigen en té sis. El carboni necessita quatre electrons més per a un octet, mentre que cada àtom d'oxigen en necessita dos més.
2. Formació d'enllaços covalents:
– El carboni comparteix dos electrons amb cada àtom d'oxigen.
– Es formen dos enllaços covalents dobles entre el carboni i cada oxigen.
L'estructura de Lewis per al CO₂ és la següent:
“
O = C = O
“
La forma molecular és lineal amb un angle d'enllaç de 180°.
Pregunta 4
Calcula el nombre total d'electrons de valència i dibuixa una estructura de Lewis per a la molècula d'amoníac (NH₃).
Discussió:
L'amoníac consta d'un àtom de nitrogen (N) i tres àtoms d'hidrogen (H).
1. Configuració electrònica:
– Nitrogen: 1s² 2s² 2p³ (7 electrons en total)
– Hidrogen: 1s¹ (total 1 electró)
El nitrogen té cinc electrons de valència, i necessita tres electrons més per formar un octet.
2. Nombre total d'electrons de valència:
– Nitrogen: 5 electrons de valència.
– Hidrogen (3 àtoms): 3 electrons (1 electró per àtom).
Electrons de valència totals = 5 + 3 = 8 electrons de valència.
3. Formació d'enllaços covalents:
– El nitrogen comparteix un electró amb cada àtom d'hidrogen.
L'estructura de Lewis per a NH₃ és:
“
H
|
H – N – H
|
“
I un parell d'electrons lliures (parell solitari) es troba en nitrogen.
Pregunta 5
Dibuixa i explica l'estructura de Lewis per a l'ió nitrat (NO₃⁻).
Discussió:
L'ió nitrat és un compost poliatòmic amb un nitrogen (N) i tres oxigens (O), i una càrrega negativa.
1. Configuració electrònica:
– Nitrogen: 1s² 2s² 2p³ (7 electrons en total)
– Oxigen: 1s² 2s² 2p⁴ (un total de 8 electrons)
El nitrogen té cinc electrons de valència, mentre que cada oxigen té sis electrons de valència.
2. Nombre total d'electrons de valència:
– Nitrogen: 5 electrons.
– Oxigen (3 àtoms): 18 electrons (6 electrons per àtom).
– Addicional a causa dels ions negatius: 1 electró.
Electrons de valència totals = 5 + 18 + 1 = 24 electrons de valència.
3. Formació d'enllaços covalents i preparació d'estructures de Lewis:
– El nitrogen forma un doble enllaç amb un dels àtoms d'oxigen i enllaços simples amb els altres dos àtoms d'oxigen.
– La distribució uniforme de càrrega negativa entre dos àtoms d'oxigen amb enllaços simples implica ressonància.
L'estructura de Lewis per a NO₃⁻ és:
“
O
/
ENCÈS=O
“
Però cal afegir un signe de ressonància per descriure la deslocalització dels electrons.
Conclusió
L'enllaç covalent és un concepte fonamental en química, on els àtoms comparteixen electrons per aconseguir estabilitat. Comprendre com dibuixar estructures de Lewis, comptar electrons de valència i determinar formes moleculars són habilitats essencials per a una comprensió més profunda dels processos químics. A través dels exemples anteriors, s'espera que els lectors obtinguin una millor comprensió de la formació i les característiques dels enllaços covalents.
