Կովալենտային կապերի վերաբերյալ հարցերի օրինակներ
Պենդահուլուան
Կովալենտային կապը քիմիական կապի տեսակ է, որի դեպքում երկու ատոմները կիսում են մեկ կամ ավելի զույգ էլեկտրոններ՝ կայուն էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար, ինչպես օրինակ՝ ազնիվ գազերում: Այս կապը սովորաբար տեղի է ունենում ոչ մետաղական ատոմների միջև, որոնք ունեն համեմատաբար բարձր էլեկտրոնեգատիվություն և էականորեն չեն տարբերվում միմյանցից: Կովալենտային կապի առաջացումը կարևոր դեր է խաղում ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական քիմիայում և հիմք է հանդիսանում բազմաթիվ միացությունների, որոնց մենք ամեն օր հանդիպում ենք: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք կովալենտային կապերի մի քանի օրինակներ և կառաջարկենք լուծումներ, որոնք կօգնեն մեզ ավելի լավ հասկանալ դրանք:
Հարցերի և քննարկման նմուշներ
Հարց 1
Որոշեք H2O (ջրի) մոլեկուլում առաջացած կովալենտային կապերի տեսակը և քանակը։
Քննարկում.
Ջրի մոլեկուլը կազմված է մեկ թթվածնի ատոմից (O) և երկու ջրածնի ատոմներից (H):
1. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։
– Թթվածին. 1s² 2s² 2p⁴ (ընդհանուր 8 էլեկտրոն)
– Ջրածին՝ 1s¹ (ընդհանուր 1 էլեկտրոն)
Թթվածինը կարիք ունի ևս երկու էլեկտրոն՝ օկտետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար (8 էլեկտրոն իր արտաքին թաղանթում), մինչդեռ յուրաքանչյուր ջրածնի ատոմին անհրաժեշտ է մեկ էլեկտրոն՝ դուպլետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար (2 էլեկտրոն K թաղանթում):
2. Կովալենտային կապերի առաջացում.
– Ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմ ունի մեկ էլեկտրոն, որը կիսում է թթվածնի ատոմը։
– Թթվածինը կիսում է երկու էլեկտրոն երկու ջրածնի ատոմների հետ՝ մեկական էլեկտրոն յուրաքանչյուր ատոմի համար։
Այսպիսով, H2O մոլեկուլում առաջանում են երկու կովալենտային կապեր՝ համապատասխանաբար թթվածնի և ջրածնի ատոմների միջև։
Հարց 2
Գրեք մեթանի մոլեկուլի (CH₄) Լյուիսի կառուցվածքը։
Քննարկում.
Մեթանը բաղկացած է մեկ ածխածնի ատոմից (C) և չորս ջրածնի ատոմներից (H):
1. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։
– Ածխածին՝ 1s² 2s² 2p² (ընդհանուր 6 էլեկտրոն)
– Ջրածին՝ 1s¹ (ընդհանուր 1 էլեկտրոն)
Ածխածինն ունի չորս վալենտային էլեկտրոն (2s² 2p²) և օկտետ հասնելու համար անհրաժեշտ է ևս չորս էլեկտրոն։
2. Կովալենտային կապերի առաջացում.
– Ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմ ունի մեկ էլեկտրոն, որը կիսում է ածխածնի ատոմը։
– Ածխածինը կիսում է չորս էլեկտրոն չորս ջրածնի ատոմների հետ՝ մեկական էլեկտրոն յուրաքանչյուր ատոմի համար։
Մեթանի Լյուիսի կառուցվածքը հետևյալն է.
««
H
|
Հ – Չ – Հ
|
H
««
Ածխածինը կենտրոնում է՝ չորս կովալենտային կապերով և չորս ջրածնի ատոմներով։
Հարց 3
Որոշեք ածխաթթու գազի (CO₂) Լյուիսի կառուցվածքը և մոլեկուլի ձևը։
Քննարկում.
Ածխաթթու գազը բաղկացած է մեկ ածխածնի ատոմից (C) և երկու թթվածնի ատոմներից (O):
1. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։
– Ածխածին՝ 1s² 2s² 2p² (ընդհանուր 6 էլեկտրոն)
– Թթվածին. 1s² 2s² 2p⁴ (ընդհանուր 8 էլեկտրոն)
Ածխածինն ունի չորս վալենտային էլեկտրոն, մինչդեռ յուրաքանչյուր թթվածնի ատոմ՝ վեց։ Ածխածինին մեկ օկտետի համար անհրաժեշտ է ևս չորս էլեկտրոն, մինչդեռ յուրաքանչյուր թթվածնի ատոմին անհրաժեշտ է ևս երկու։
2. Կովալենտային կապերի առաջացում.
– Ածխածինը յուրաքանչյուր թթվածնի ատոմի հետ կիսում է երկու էլեկտրոն։
– Ածխածնի և յուրաքանչյուր թթվածնի միջև առաջանում են երկու կրկնակի կովալենտային կապեր։
CO₂-ի Լյուիսի կառուցվածքը հետևյալն է.
««
O = C = O
««
Մոլեկուլի ձևը գծային է՝ 180° կապի անկյունով։
Հարց 4
Հաշվարկեք վալենտային էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը և գծեք Լյուիսի կառուցվածքը ամոնիակի մոլեկուլի (NH₃) համար։
Քննարկում.
Ամոնիակը բաղկացած է մեկ ազոտի ատոմից (N) և երեք ջրածնի ատոմներից (H):
1. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։
– Ազոտ՝ 1s² 2s² 2p³ (ընդհանուր 7 էլեկտրոն)
– Ջրածին՝ 1s¹ (ընդհանուր 1 էլեկտրոն)
Ազոտն ունի հինգ վալենտային էլեկտրոն, օկտետի համար անհրաժեշտ է ևս երեք էլեկտրոն։
2. Վալենտային էլեկտրոնների ընդհանուր քանակը՝
– Ազոտ՝ 5 վալենտային էլեկտրոններ։
– Ջրածին (3 ատոմ). 3 էլեկտրոն (1 էլեկտրոն մեկ ատոմի համար):
Ընդհանուր վալենտային էլեկտրոններ = 5 + 3 = 8 վալենտային էլեկտրոններ։
3. Կովալենտային կապերի առաջացում.
– Ազոտը ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմի հետ կիսում է մեկ էլեկտրոն։
NH₃-ի Լյուիսի կառուցվածքը հետևյալն է.
««
H
|
Հ – Ն – Հ
|
««
Եվ ազատ էլեկտրոնների զույգը (միայնակ զույգ) ազոտի մեջ է։
Հարց 5
Նկարեք և բացատրեք նիտրատ իոնի (NO₃⁻) Լյուիսի կառուցվածքը։
Քննարկում.
Նիտրատ իոնը բազմատոմային միացություն է՝ մեկ ազոտի (N) և երեք թթվածնի (O) ատոմներով, և բացասական լիցքով։
1. Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա։
– Ազոտ՝ 1s² 2s² 2p³ (ընդհանուր 7 էլեկտրոն)
– Թթվածին. 1s² 2s² 2p⁴ (ընդհանուր 8 էլեկտրոն)
Ազոտն ունի հինգ վալենտային էլեկտրոն, մինչդեռ յուրաքանչյուր թթվածին ունի վեց վալենտային էլեկտրոն։
2. Վալենտային էլեկտրոնների ընդհանուր քանակը՝
– Ազոտ՝ 5 էլեկտրոն։
– Թթվածին (3 ատոմ). 18 էլեկտրոն (6 էլեկտրոն մեկ ատոմում):
– Լրացուցիչ՝ բացասական իոնների պատճառով՝ 1 էլեկտրոն։
Ընդհանուր վալենտային էլեկտրոններ = 5 + 18 + 1 = 24 վալենտային էլեկտրոններ։
3. Կովալենտային կապերի առաջացում և Լյուիսի կառուցվածքների պատրաստում.
– Ազոտը թթվածնի ատոմներից մեկի հետ առաջացնում է կրկնակի կապ, իսկ մյուս երկու թթվածնի ատոմների հետ՝ միակողմանի կապ։
– Միակ կապերով երկու թթվածնի ատոմների միջև բացասական լիցքի հավասարաչափ բաշխումը ենթադրում է ռեզոնանս։
NO₃⁻-ի Լյուիսի կառուցվածքը հետևյալն է.
««
O
/
ՄԻԱՑՎԱԾ=ԿԱ
««
Սակայն էլեկտրոնի դելոկալիզացիան նկարագրելու համար պետք է ավելացնել ռեզոնանսային նշան։
Եզրակացություն
Կովալենտային կապը քիմիայի հիմնարար հասկացություն է, որտեղ ատոմները կիսվում են էլեկտրոններով՝ կայունություն ապահովելու համար: Լյուիսի կառուցվածքները գծելու, վալենտային էլեկտրոնները հաշվելու և մոլեկուլային ձևերը որոշելու իմացությունը կարևոր հմտություններ են քիմիական գործընթացները ավելի խորը հասկանալու համար: Վերոնշյալ օրինակների միջոցով հույս կա, որ ընթերցողները ավելի լավ կհասկանան կովալենտային կապերի առաջացումը և բնութագրերը:
