Primjeri pitanja o kovalentnim vezama
Uvod
Kovalentna veza je vrsta kemijske veze u kojoj dva atoma dijele par ili više elektrona kako bi postigli stabilnu elektronsku konfiguraciju, kao što je to slučaj u plemenitim plinovima. Ova veza se obično javlja između atoma nemetala koji imaju relativno visoke elektronegativnosti i ne razlikuju se značajno. Stvaranje kovalentne veze igra ključnu ulogu i u organskoj i u anorganskoj kemiji te je temelj mnogih spojeva s kojima se svakodnevno susrećemo. U ovom članku raspravljat ćemo o nekoliko primjera koji uključuju kovalentne veze i pružiti rješenja koja će nam pomoći da ih bolje razumijemo.
Primjeri pitanja i rasprava
Pitanje 1
Odredite vrstu i broj kovalentnih veza nastalih u molekuli H2O (vode).
Rasprava:
Molekula vode sastoji se od jednog atoma kisika (O) i dva atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Kisik: 1s² 2s² 2p⁴ (ukupno 8 elektrona)
– Vodik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Kisiku su potrebna još dva elektrona da bi postigao oktetnu konfiguraciju (8 elektrona u svojoj najudaljenijoj ljusci), dok svakom atomu vodika treba jedan elektron da bi postigao dupletnu konfiguraciju (2 elektrona u K ljusci).
2. Stvaranje 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 nastaju dvije kovalentne veze, jedna između atoma kisika i jedna između atoma vodika.
Pitanje 2
Napišite Lewisovu strukturu molekule metana (CH₄).
Rasprava:
Metan se sastoji od jednog atoma ugljika (C) i četiri atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Ugljik: 1s² 2s² 2p² (ukupno 6 elektrona)
– Vodik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Ugljik ima četiri valentna elektrona (2s² 2p²) i potrebna su mu još četiri elektrona da bi se dosegao oktet.
2. Stvaranje kovalentnih veza:
– Svaki atom vodika dijeli jedan elektron s atomom ugljika.
– Ugljik dijeli četiri elektrona s četiri atoma vodika, po jedan za svaki atom.
Lewisova struktura metana je sljedeća:
"`
H
|
H – C – H
|
H
"`
Ugljik je u središtu s četiri jednostruke kovalentne veze na četiri atoma vodika.
Pitanje 3
Odredite Lewisovu strukturu i molekularni oblik ugljikovog dioksida (CO₂).
Rasprava:
Ugljikov dioksid sastoji se od jednog atoma ugljika (C) i dva atoma kisika (O).
1. Elektronska konfiguracija:
– Ugljik: 1s² 2s² 2p² (ukupno 6 elektrona)
– Kisik: 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. Stvaranje kovalentnih veza:
– Ugljik dijeli dva elektrona sa svakim atomom kisika.
– Između ugljika i svakog kisika nastaju dvije dvostruke kovalentne veze.
Lewisova struktura za CO₂ je sljedeća:
"`
O = C = O
"`
Molekularni oblik je linearan s kutom veze od 180°.
Pitanje 4
Izračunajte ukupan broj valentnih elektrona i nacrtajte Lewisovu strukturu molekule amonijaka (NH₃).
Rasprava:
Amonijak se sastoji od jednog atoma dušika (N) i tri atoma vodika (H).
1. Elektronska konfiguracija:
– Dušik: 1s² 2s² 2p³ (ukupno 7 elektrona)
– Vodik: 1s¹ (ukupno 1 elektron)
Dušik ima pet valentnih elektrona, a za oktet su mu potrebna još tri elektrona.
2. Ukupan broj valentnih elektrona:
– Dušik: 5 valentnih elektrona.
– Vodik (3 atoma): 3 elektrona (1 elektron po atomu).
Ukupni valentni elektroni = 5 + 3 = 8 valentnih elektrona.
3. Stvaranje 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) nalazi se u dušiku.
Pitanje 5
Nacrtajte i objasnite Lewisovu strukturu nitratnog iona (NO₃⁻).
Rasprava:
Nitratni ion je poliatomski spoj s jednim dušikom (N) i tri kisika (O) te negativnim nabojem.
1. Elektronska konfiguracija:
– Dušik: 1s² 2s² 2p³ (ukupno 7 elektrona)
– Kisik: 1s² 2s² 2p⁴ (ukupno 8 elektrona)
Dušik ima pet valentnih elektrona, dok svaki kisik 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.
Ukupni valentni elektroni = 5 + 18 + 1 = 24 valentna elektrona.
3. Stvaranje kovalentnih veza i priprava Lewisovih struktura:
– Dušik tvori 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 za opis delokalizacije elektrona mora se dodati predznak rezonancije.
Zaključak
Kovalentna veza je temeljni koncept u kemiji, gdje atomi dijele elektrone kako bi postigli stabilnost. Razumijevanje crtanja Lewisovih struktura, brojanja valentnih elektrona i određivanja molekularnih oblika ključne su vještine za dublje razumijevanje kemijskih procesa. Nadamo se da će čitatelji kroz gore navedene primjere bolje razumjeti nastanak i karakteristike kovalentnih veza.
