Pavyzdiniai klausimai, kuriuose aptariami kovalentiniai ryšiai
Pendahuluanas
Kovalentinis ryšys yra cheminio ryšio tipas, kai du atomai dalijasi pora ar daugiau elektronų, kad pasiektų stabilią elektronų konfigūraciją, pavyzdžiui, inertinės dujos. Šis ryšys paprastai susidaro tarp nemetalų atomų, kurie turi santykinai didelį elektronegatyvumą ir reikšmingai nesiskiria. Kovalentinių ryšių susidarymas vaidina labai svarbų vaidmenį tiek organinėje, tiek neorganinėje chemijoje ir yra daugelio junginių, su kuriais susiduriame kasdien, pagrindas. Šiame straipsnyje aptarsime keletą pavyzdžių, susijusių su kovalentiniais ryšiais, ir pateiksime sprendimus, kurie padės mums juos geriau suprasti.
Pavyzdiniai klausimai ir diskusija
1 klausimas
Nustatykite H₂O (vandens) molekulėje susidariusių kovalentinių jungčių tipą ir skaičių.
Diskusija:
Vandens molekulę sudaro vienas deguonies atomas (O) ir du vandenilio atomai (H).
1. Elektronų konfigūracija:
– Deguonis: 1s² 2s² 2p⁴ (iš viso 8 elektronai)
– Vandenilis: 1s¹ (iš viso 1 elektronas)
Deguoniui reikia dar dviejų elektronų, kad būtų pasiekta okteto konfigūracija (8 elektronai išoriniame apvalkale), o kiekvienam vandenilio atomui reikia vieno elektrono, kad būtų pasiekta dupleto konfigūracija (2 elektronai K apvalkale).
2. Kovalentinių obligacijų formavimasis:
– Kiekvienas vandenilio atomas dalijasi vienu elektronu su deguonies atomu.
– Deguonis dalijasi dviem elektronais su dviem vandenilio atomais, po vieną kiekvienam atomui.
Taigi H₂O molekulėje susidaro du kovalentiniai ryšiai, vienas tarp deguonies atomo ir vienas tarp vandenilio atomo.
2 klausimas
Parašykite metano molekulės (CH₄) Lewiso struktūrą.
Diskusija:
Metanas susideda iš vieno anglies atomo (C) ir keturių vandenilio atomų (H).
1. Elektronų konfigūracija:
– Anglis: 1s² 2s² 2p² (iš viso 6 elektronai)
– Vandenilis: 1s¹ (iš viso 1 elektronas)
Anglis turi keturis valentingumo elektronus (2s² 2p²) ir jai reikia dar keturių elektronų, kad susidarytų oktetas.
2. Kovalentinių obligacijų formavimasis:
– Kiekvienas vandenilio atomas dalijasi vienu elektronu su anglies atomu.
– Anglis dalijasi keturiais elektronais su keturiais vandenilio atomais, po vieną kiekvienam atomui.
Metano Lewiso struktūra yra tokia:
„“
H
|
H – C – H
|
H
„“
Anglis yra centre su keturiais viengubais kovalentiniais ryšiais su keturiais vandenilio atomais.
3 klausimas
Nustatykite anglies dioksido (CO₂) Lewiso struktūrą ir molekulinę formą.
Diskusija:
Anglies dioksidas susideda iš vieno anglies atomo (C) ir dviejų deguonies atomų (O).
1. Elektronų konfigūracija:
– Anglis: 1s² 2s² 2p² (iš viso 6 elektronai)
– Deguonis: 1s² 2s² 2p⁴ (iš viso 8 elektronai)
Anglis turi keturis valentingumo elektronus, o kiekvienas deguonies atomas – šešis. Anglies atomui reikia dar keturių elektronų oktetui, o kiekvienam deguonies atomui – dar dviejų.
2. Kovalentinių obligacijų formavimasis:
– Anglis dalijasi dviem elektronais su kiekvienu deguonies atomu.
– Tarp anglies ir kiekvieno deguonies atomo susidaro dvi dvigubos kovalentinės jungtys.
CO₂ Lewiso struktūra yra tokia:
„“
O = C = O
„“
Molekulės forma yra tiesinė, o jungties kampas yra 180°.
4 klausimas
Apskaičiuokite bendrą valentinių elektronų skaičių ir nubraižykite amoniako molekulės (NH₃) Lewiso struktūrą.
Diskusija:
Amoniaką sudaro vienas azoto atomas (N) ir trys vandenilio atomai (H).
1. Elektronų konfigūracija:
– Azotas: 1s² 2s² 2p³ (iš viso 7 elektronai)
– Vandenilis: 1s¹ (iš viso 1 elektronas)
Azotas turi penkis valentingumo elektronus, oktetui reikia dar trijų elektronų.
2. Bendras valentinių elektronų skaičius:
– Azotas: 5 valentiniai elektronai.
– Vandenilis (3 atomai): 3 elektronai (1 elektronas vienam atomui).
Bendras valentinių elektronų skaičius = 5 + 3 = 8 valentinių elektronų.
3. Kovalentinių obligacijų formavimasis:
– Azotas dalijasi vienu elektronu su kiekvienu vandenilio atomu.
NH₃ Lewiso struktūra yra:
„“
H
|
H – N – H
|
„“
O laisvųjų elektronų pora (vieniša pora) yra azote.
5 klausimas
Nubraižykite ir paaiškinkite nitrato jono (NO₃⁻) Lewiso struktūrą.
Diskusija:
Nitrato jonas yra poliatominis junginys, turintis vieną azoto (N) ir tris deguonies (O) atomus bei neigiamą krūvį.
1. Elektronų konfigūracija:
– Azotas: 1s² 2s² 2p³ (iš viso 7 elektronai)
– Deguonis: 1s² 2s² 2p⁴ (iš viso 8 elektronai)
Azotas turi penkis valentingumo elektronus, o kiekvienas deguonis turi šešis valentingumo elektronus.
2. Bendras valentinių elektronų skaičius:
– Azotas: 5 elektronai.
– Deguonis (3 atomai): 18 elektronų (6 elektronai vienam atomui).
– Papildomai dėl neigiamų jonų: 1 elektronas.
Bendras valentinių elektronų skaičius = 5 + 18 + 1 = 24 valentinių elektronų.
3. Kovalentinių jungčių susidarymas ir Lewiso struktūrų paruošimas:
– Azotas sudaro dvigubą jungtį su vienu iš deguonies atomų, o su kitais dviem – viengubą jungtį.
– Tolygus neigiamo krūvio pasiskirstymas tarp dviejų deguonies atomų su viengubais ryšiais yra susijęs su rezonansu.
NO₃⁻ Lewiso struktūra yra:
„“
O
/
ĮJUNGTA=O
„“
Tačiau norint apibūdinti elektronų delokalizaciją, reikia pridėti rezonanso ženklą.
Išvada
Kovalentinis ryšys yra esminė chemijos sąvoka, kai atomai dalijasi elektronais, kad pasiektų stabilumą. Supratimas, kaip braižyti Lewiso struktūras, skaičiuoti valentinius elektronus ir nustatyti molekulių formas, yra esminiai įgūdžiai norint giliau suprasti cheminius procesus. Tikimasi, kad aukščiau pateikti pavyzdžiai padės skaitytojams geriau suprasti kovalentinių ryšių susidarymą ir savybes.
