Ковалент бондын талаарх жишээ асуултууд
Пендахулуан
Ковалент холбоо гэдэг нь хоёр атом хос ба түүнээс дээш электроныг хуваалцаж, тогтвортой электрон тохиргоонд хүрэх химийн холбооны нэг төрөл юм, тухайлбал эрхэм хийд. Энэ холбоо нь ихэвчлэн харьцангуй өндөр электрон сөрөг чанартай, мэдэгдэхүйц ялгаатай биш металл бус атомуудын хооронд үүсдэг. Ковалент холбоо үүсэх нь органик болон органик бус химийн аль алинд нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд бидний өдөр бүр тулгардаг олон нэгдлүүдийн үндэс суурь болдог. Энэ нийтлэлд бид ковалент холбоотой холбоотой хэд хэдэн жишээг авч үзэж, тэдгээрийг илүү сайн ойлгоход туслах шийдлүүдийг өгөх болно.
Жишээ асуултууд болон хэлэлцүүлэг
Асуулт 1
H2O (ус) молекулд үүссэн ковалент холбооны төрөл ба тоог тодорхойл.
Хэлэлцүүлэг:
Усны молекул нь нэг хүчилтөрөгчийн атом (O) ба хоёр устөрөгчийн атом (H)-ээс бүрдэнэ.
1. Электрон тохиргоо:
– Хүчилтөрөгч: 1s² 2s² 2p⁴ (нийт 8 электрон)
– Устөрөгч: 1с¹ (нийт 1 электрон)
Хүчилтөрөгч нь октет тохиргоонд хүрэхийн тулд дахин хоёр электрон (хамгийн гаднах давхаргадаа 8 электрон) хэрэгтэй бол устөрөгчийн атом бүр дуплет тохиргоонд хүрэхийн тулд нэг электрон (K давхаргадаа 2 электрон) хэрэгтэй.
2. Ковалент холбоо үүсэх нь:
– Устөрөгчийн атом бүр хүчилтөрөгчийн атомтай нэг электрон хуваалцдаг.
– Хүчилтөрөгч нь хоёр устөрөгчийн атомтай хоёр электроныг хуваалцдаг бөгөөд атом бүрт нэг электрон байдаг.
Ийнхүү H2O молекулд хоёр ковалент холбоо үүсдэг бөгөөд нэг нь хүчилтөрөгчийн атом ба устөрөгчийн атомын хооронд тус тус үүсдэг.
Асуулт 2
Метан молекулын (CH₄) Льюисийн бүтцийг бичнэ үү.
Хэлэлцүүлэг:
Метан нь нэг нүүрстөрөгчийн атом (C) болон дөрвөн устөрөгчийн атом (H)-аас бүрдэнэ.
1. Электрон тохиргоо:
– Нүүрстөрөгч: 1s² 2s² 2p² (нийт 6 электрон)
– Устөрөгч: 1с¹ (нийт 1 электрон)
Нүүрстөрөгч нь дөрвөн валентийн электронтой (2s² 2p²) бөгөөд нэг октетэд хүрэхийн тулд дахин дөрвөн электрон шаардлагатай.
2. Ковалент холбоо үүсэх нь:
– Устөрөгчийн атом бүр нүүрстөрөгчийн атомтай нэг электрон хуваалцдаг.
– Нүүрстөрөгч нь дөрвөн устөрөгчийн атомтай дөрвөн электроныг хуваалцдаг бөгөөд атом бүрт нэг электрон байдаг.
Метаны Льюисийн бүтэц дараах байдалтай байна.
""
H
|
H – C – H
|
H
""
Нүүрстөрөгч нь төв хэсэгт дөрвөн устөрөгчийн атомтай дөрвөн дан ковалент холбоогоор холбогддог.
Асуулт 3
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂)-ийн Льюисийн бүтэц болон молекулын хэлбэрийг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь нэг нүүрстөрөгчийн атом (C) ба хоёр хүчилтөрөгчийн атом (O)-оос бүрдэнэ.
1. Электрон тохиргоо:
– Нүүрстөрөгч: 1s² 2s² 2p² (нийт 6 электрон)
– Хүчилтөрөгч: 1s² 2s² 2p⁴ (нийт 8 электрон)
Нүүрстөрөгч нь дөрвөн валентийн электронтой байдаг бол хүчилтөрөгчийн атом бүр зургаан электронтой. Нүүрстөрөгч нь октет хийхийн тулд дахин дөрвөн электрон хэрэгтэй бол хүчилтөрөгчийн атом бүр хоёр электрон хэрэгтэй.
2. Ковалент холбоо үүсэх нь:
– Нүүрстөрөгч нь хүчилтөрөгчийн атом бүртэй хоёр электрон хуваалцдаг.
– Нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд хоёр давхар ковалент холбоо үүсдэг.
CO₂-ийн Льюисийн бүтэц дараах байдалтай байна.
""
O = C = O
""
Молекулын хэлбэр нь шугаман бөгөөд холболтын өнцөг нь 180° байна.
Асуулт 4
Валентын электронуудын нийт тоог тооцоолж, аммиакийн молекулын (NH₃) Льюисийн бүтцийг зур.
Хэлэлцүүлэг:
Аммиак нь нэг азотын атом (N) ба гурван устөрөгчийн атом (H)-ээс бүрдэнэ.
1. Электрон тохиргоо:
– Азот: 1с² 2с² 2п³ (нийт 7 электрон)
– Устөрөгч: 1с¹ (нийт 1 электрон)
Азот нь таван валентийн электронтой бөгөөд нэг октет нэмэхийн тулд гурван электрон шаардлагатай.
2. Валентийн электронуудын нийт тоо:
– Азот: 5 валентийн электрон.
– Устөрөгч (3 атом): 3 электрон (атом тутамд 1 электрон).
Нийт валентийн электронууд = 5 + 3 = 8 валентийн электронууд.
3. Ковалент холбоо үүсэх нь:
– Азот нь устөрөгчийн атом бүртэй нэг электрон хуваалцдаг.
NH₃-ийн Льюисийн бүтэц нь:
""
H
|
H – N – H
|
""
Мөн азотод чөлөөт электронуудын хос (ганц хос) байдаг.
Асуулт 5
Нитратын ионы (NO₃⁻) Льюисийн бүтцийг зурж тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Нитратын ион нь нэг азот (N) ба гурван хүчилтөрөгч (O)-оос бүрдсэн, сөрөг цэнэгтэй олон атомт нэгдэл юм.
1. Электрон тохиргоо:
– Азот: 1с² 2с² 2п³ (нийт 7 электрон)
– Хүчилтөрөгч: 1s² 2s² 2p⁴ (нийт 8 электрон)
Азот нь таван валент электронтой байдаг бол хүчилтөрөгч бүр зургаан валент электронтой.
2. Валентийн электронуудын нийт тоо:
– Азот: 5 электрон.
– Хүчилтөрөгч (3 атом): 18 электрон (атом тус бүрт 6 электрон).
– Сөрөг ионуудаас үүдэлтэй нэмэлт: 1 электрон.
Нийт валентийн электронууд = 5 + 18 + 1 = 24 валентийн электронууд.
3. Ковалент холбоо үүсэх ба Льюисийн бүтцийг бэлтгэх нь:
– Азот нь хүчилтөрөгчийн атомуудын нэгтэй давхар холбоо, нөгөө хоёр хүчилтөрөгчийн атомтай дан холбоо үүсгэдэг.
– Дан холбоо бүхий хоёр хүчилтөрөгчийн атомын хоорондох сөрөг цэнэгийн жигд тархалт нь резонанстай холбоотой.
NO₃⁻-ийн Льюисийн бүтэц нь:
""
O
/
АСААЛТТАЙ=O
""
Гэхдээ электроны делокализацийг тодорхойлохын тулд резонансын тэмдэг нэмэх шаардлагатай.
Дүгнэлт
Ковалент холбоо нь химийн үндсэн ойлголт бөгөөд атомууд тогтвортой байдлыг бий болгохын тулд электронуудыг хуваалцдаг. Льюисийн бүтцийг хэрхэн зурах, валентийн электронуудыг тоолох, молекулын хэлбэрийг тодорхойлохыг ойлгох нь химийн процессуудыг илүү гүнзгий ойлгоход зайлшгүй шаардлагатай ур чадвар юм. Дээрх жишээнүүдээр дамжуулан уншигчид ковалент холбооны үүсэл ба шинж чанаруудын талаар илүү сайн ойлголттой болно гэж найдаж байна.
