Deall Cydfalens ac Enghreifftiau
Rhagymadrodd
Mewn cemeg, mae'r ffordd y mae atomau'n cyfuno i ffurfio sylwedd yn pennu priodweddau'r sylwedd hwnnw i raddau helaeth. Un cysyniad pwysig sy'n egluro sut mae atomau'n bondio yw cyd-falens. Mae bondiau cyd-falens (cyd-falens) yn aml i'w cael mewn cyfansoddion sy'n cynnwys elfennau anfetelaidd, er enghraifft mewn dŵr (H₂O), carbon deuocsid (CO₂), methan (CH₄), ac amrywiol gyfansoddion organig sy'n sail i fywyd. Bydd deall ystyr cyd-falens ac enghreifftiau yn ein helpu i ddeall sut mae strwythurau moleciwlaidd yn cael eu ffurfio, pam mae gan rai sylweddau rai berwbwyntiau, pam mae rhai cyfansoddion yn hawdd eu hydoddi mewn dŵr, a sut mae adweithedd cemegol yn digwydd.
Deall Cydfalens
Mae cyd-falens yn gysyniad sy'n gysylltiedig â ffurfio bondiau cyd-falens, sef bondiau cemegol sy'n digwydd pan fydd dau atom yn rhannu pâr o electronau i gyflawni sefydlogrwydd. Yn gyffredinol, mae atomau eisiau cyflawni cyfluniad electron sefydlog fel y nwyon nobl (rheol yr octet), sef cael 8 electron yn eu plisgyn allanol (er bod rhai eithriadau). Gan fod atomau anfetel yn tueddu i gael electronegatifedd cymharol uchel ac "nid ydynt yn colli electronau yn hawdd", y ffordd fwyaf tebygol o gyflawni sefydlogrwydd yw trwy rannu electronau, yn hytrach na'u rhoi neu eu derbyn yn llwyr fel mewn bondiau ïonig.
Mewn geiriau eraill, tra bod electronau'n cael eu trosglwyddo o un atom i'r llall mewn bondiau ïonig, mae electronau'n cael eu rhannu mewn bondiau cofalent. Mae'r electronau a rennir yn ffurfio pâr electron bondio, sy'n "rhwymo" y ddau niwclews atomig gyda'i gilydd i ffurfio un moleciwl neu fond cofalent.
Pam Mae Bondiau Cofalent yn Digwydd?
Mae bondiau cofalent yn digwydd oherwydd yr awydd i gyrraedd cyflwr ynni is, mwy sefydlog. Pan fydd dau atom yn agosáu at ei gilydd, gellir rhannu eu electronau falens, gan ei gwneud hi'n ymddangos fel pe bai gan bob atom nifer ddigonol o electronau yn ei gragen allanol. Mae hyn yn gwneud y system yn fwy sefydlog nag y byddai pan fydd yr atomau'n sefyll ar eu pen eu hunain.
Er enghraifft, mae gan atom hydrogen (H) un electron ac mae eisiau cyflawni sefydlogrwydd fel heliwm (He) gyda dau electron. Gall dau atom hydrogen rannu pâr o electronau, gan ffurfio moleciwl H₂. Mae pob atom H₂ bellach yn "teimlo" fel pe bai ganddo ddau electron yn ei gragen gyntaf, gan gyflawni sefydlogrwydd felly.
Mathau o Fondiau Cofalent
Gellir gwahaniaethu rhwng bondiau cofalent yn seiliedig ar nifer y parau electron a rennir a hefyd yn seiliedig ar y gwahaniaeth mewn electronegatifedd rhwng atomau.
1. Yn seiliedig ar nifer y parau electron a rennir
1. Bond cofalent sengl: yn rhannu 1 pâr o electronau.
Enghraifft: H—H mewn H₂, neu C—H mewn CH₄.
2. Bond cofalent dwbl: rhannu 2 bâr o electronau.
Enghraifft: O=O mewn O₂, neu C=O mewn CO₂.
3. Bond cofalent triphlyg: rhannu 3 pâr o electronau.
Enghraifft: N≡N ar N₂.
Po fwyaf o barau electron sy'n cael eu rhannu, y cryfaf yw'r bond a'r byrraf yw'r pellter rhwng atomau.
2. Yn seiliedig ar bolaredd
1. Bondiau cofalent anpolar
Yn digwydd pan fydd gan y ddau atom yr un electronegatifedd neu'n debyg iawn, fel bod y pâr electron yn cael ei rannu'n gymharol gyfartal.
Enghraifft: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. Bondiau cofalent pegynol
Mae hyn yn digwydd pan fo'r gwahaniaeth mewn electronegatifedd yn ddigon sylweddol fel bod y pâr electronau yn cael ei ddenu'n fwy at un o'r atomau. Mae hyn yn arwain at wefrau rhannol (δ⁺ a δ⁻).
Enghreifftiau: H—Cl mewn HCl, O—H mewn H₂O.
Mae'n bwysig gwahaniaethu nad yw bond pegynol bob amser yn golygu bod y moleciwl yn begynol; mae polaredd moleciwl hefyd yn cael ei ddylanwadu gan siâp y moleciwl (geometreg).
Enghreifftiau o Gydwerth mewn Cyfansoddion Bob Dydd
Dyma rai enghreifftiau sy'n hawdd eu canfod mewn bywyd bob dydd:
1. Dŵr (H₂O)
Mae dŵr yn enghraifft bwysig o gyfansoddyn â bondiau cofalent pegynol. Mae'r atom ocsigen yn fwy electronegatif na hydrogen, felly mae'r pâr unig yn cael ei ddenu'n fwy at ocsigen. Mae hyn yn rhoi priodweddau unigryw i ddŵr fel ei allu i doddi llawer o sylweddau, tensiwn arwyneb uchel, a berwbwynt cymharol uchel o'i gymharu â moleciwlau bach eraill.
Yn H₂O, mae dau fond O—H pegynol. Yn ogystal, mae siâp "plygedig" (nid llinol) y moleciwlau dŵr yn golygu nad yw eu momentau deuol yn canslo ei gilydd, fel bod y moleciwlau dŵr cyfan yn begynol.
2. Carbon deuocsid (CO₂)
Mae gan CO₂ ddau fond cofalent dwbl rhwng C ac O (O=C=O). Mae'r bond C=O yn begynol, ond mae CO₂ yn llinol, felly mae ei ddau foment deuol yn canslo ei gilydd. O ganlyniad, mae'r moleciwl CO₂ yn gwbl anbegynol. Dyma un rheswm pam mae CO₂ yn gymharol llai hydawdd mewn dŵr na sylweddau pegynol pur, er y gall dal adweithio i ffurfio asid carbonig o dan rai amodau.
3. Methan (CH₄)
Mae methan yn gyfansoddyn organig syml sy'n cynnwys bondiau cofalent sengl rhwng C a H. Yn gyffredinol, mae CH₄ yn anpolar oherwydd bod ei siâp yn gymesur tetrahedrol ac nid yw'r gwahaniaeth electronegatifedd rhwng C a H yn rhy fawr. Methan yw prif gydran nwy naturiol ac fe'i defnyddir yn helaeth fel tanwydd.
4. Ocsigen (O₂) a Nitrogen (N₂)
Mae gan O₂ fond cofalent dwbl (O=O), tra bod gan N₂ fond cofalent triphlyg (N≡N). Mae'r bond triphlyg yn N₂ yn gryf iawn, gan wneud nitrogen yn gymharol anadweithiol (ddim yn adweithio'n hawdd) o dan amodau cyffredin. Dyma pam mae nitrogen yn dominyddu atmosffer y Ddaear ond nid yw'n adweithio'n hawdd heb amodau arbennig neu gymorth catalydd.
5. Hydrogen clorid (HCl)
Mae HCl yn enghraifft o fond cofalent polar. Mae clorin (Cl) yn fwy electronegatif na hydrogen, felly mae ei electronau'n cael eu denu'n fwy at Cl, gan arwain at wefr rhannol. Pan gaiff ei doddi mewn dŵr, mae HCl yn ïoneiddio i ffurfio H⁺ a Cl⁻, gan ei wneud yn adnabyddus fel asid cryf. Mae hyn yn dangos y gall cyfansoddyn gael bond cofalent ond cynhyrchu ïonau mewn hydoddiant.
6. Amonia (NH₃)
Mae gan amonia fond cofalent rhwng N a H. Mae'r moleciwl NH₃ yn siâp pyramid trionglog ac mae'n begynol. Defnyddir amonia yn helaeth yn y diwydiant gwrtaith, glanhau, ac amrywiol brosesau cemegol. Mae polaredd amonia yn caniatáu iddo ryngweithio'n gryf â dŵr.
Nodweddion Cyffredinol Cyfansoddion Cofalent
Yn gyffredinol, mae gan gyfansoddion cofalent y nodweddion canlynol (er bod eithriadau):
1. Mae llawer wedi'u ffurfio o elfennau anfetelaidd.
2. Yn gyffredinol, mae ganddyn nhw bwyntiau toddi a berwi is na chyfansoddion ïonig, yn enwedig ar gyfer moleciwlau bach.
3. Mae cyfansoddion cofalent anpolar yn tueddu i fod yn anhydawdd mewn dŵr, ond yn hydawdd mewn toddyddion anpolar.
4. Nid ydynt yn dargludo trydan yn y cyflwr solid; gall rhai ddargludo trydan os cânt eu hïoneiddio mewn hydoddiant (e.e. HCl mewn dŵr).
5. I'w gael mewn llawer o gyfansoddion organig fel hydrocarbonau, alcoholau, asidau organig, a phroteinau.
Cau
Mae cydfalent yn gysyniad sylfaenol sy'n esbonio sut mae atomau, yn enwedig anfetelau, yn ffurfio bondiau trwy rannu parau electron. Gall bondiau cydfalent fod yn sengl, dwbl, neu driphlyg, a gallant fod yn begynol neu'n anbegynol. Mae enghreifftiau'n gyfarwydd iawn i fywyd bob dydd, fel dŵr (H₂O), carbon deuocsid (CO₂), methan (CH₄), ocsigen (O₂), nitrogen (N₂), a hydrogen clorid (HCl). Trwy ddeall diffiniad cydfalent ac enghreifftiau, gallwn gysylltu strwythur moleciwlaidd â phriodweddau ffisegol a chemegol sylwedd yn haws.
Os hoffech chi, gallaf ychwanegu fersiwn fwy gwyddonol o'r erthygl (gyda thrafodaeth o strwythurau Lewis, y rheol octet, a geometreg foleciwlaidd) neu fersiwn symlach ar gyfer myfyrwyr ysgol uwchradd iau.
