Kuptimi i Kovalencës dhe Shembuj
Pendahuluan
Në kimi, mënyra se si atomet kombinohen për të formuar një substancë përcakton kryesisht vetitë e asaj substance. Një koncept i rëndësishëm që shpjegon se si lidhen atomet është kovalenca. Lidhjet kovalente (kovalenca) shpesh gjenden në komponime të përbëra nga elementë jometalikë, për shembull në ujë (H₂O), dioksid karboni (CO₂), metan (CH₄) dhe komponime të ndryshme organike që janë baza e jetës. Të kuptuarit e kuptimit të kovalencës dhe shembujve do të na ndihmojë të kuptojmë se si formohen strukturat molekulare, pse substanca të caktuara kanë pika të caktuara vlimi, pse disa komponime treten lehtësisht në ujë dhe si ndodh reaktiviteti kimik.
Kuptimi i Kovalencës
Kovalenca është një koncept që lidhet me formimin e lidhjeve kovalente, të cilat janë lidhje kimike që ndodhin kur dy atome ndajnë një palë elektronesh për të arritur stabilitet. Në përgjithësi, atomet duan të arrijnë një konfigurim të qëndrueshëm elektronik si gazrat fisnikë (rregulli i oktetit), që është të kenë 8 elektrone në shtresën e tyre më të jashtme (megjithëse ka disa përjashtime). Meqenëse atomet jometalike kanë tendencë të kenë elektronegativitete relativisht të larta dhe "nuk i humbasin lehtë" elektronet, mënyra më e mundshme për të arritur stabilitet është duke ndarë elektronet, në vend që t'i japin ose t'i marrin ato plotësisht si në lidhjet jonike.
Me fjalë të tjera, ndërsa në lidhjet jonike elektronet transferohen nga një atom në tjetrin, në lidhjet kovalente elektronet ndahen. Elektronet e përbashkëta formojnë një çift elektronesh lidhës, i cili "lidh" dy bërthamat atomike së bashku për të formuar një molekulë të vetme ose lidhje kovalente.
Pse ndodhin lidhjet kovalente?
Lidhjet kovalente ndodhin për shkak të shtytjes për të arritur një gjendje energjie më të ulët dhe më të qëndrueshme. Kur dy atome i afrohen njëri-tjetrit, elektronet e tyre të valencës mund të ndahen, duke bërë që të duket sikur secili atom "ka" një numër të mjaftueshëm elektronesh në shtresën e tij të jashtme. Kjo e bën sistemin më të qëndrueshëm sesa kur atomet qëndrojnë vetëm.
Për shembull, një atom hidrogjeni (H) ka një elektron dhe dëshiron të arrijë stabilitet si heliumi (He) me dy elektrone. Dy atome hidrogjeni mund të ndajnë një çift elektronesh, duke formuar një molekulë H₂. Çdo atom H₂ tani "ndihet" sikur ka dy elektrone në shtresën e tij të parë, duke arritur kështu stabilitet.
Llojet e lidhjeve kovalente
Lidhjet kovalente mund të dallohen bazuar në numrin e çifteve të elektroneve të përbashkëta dhe gjithashtu bazuar në ndryshimin në elektronegativitetin midis atomeve.
1. Bazuar në numrin e çifteve të elektroneve të përbashkëta
1. Lidhje kovalente e vetme: që ndan 1 palë elektronesh.
Shembull: H—H në H₂, ose C—H në CH₄.
2. Lidhje kovalente e dyfishtë: që ndan 2 çifte elektronesh.
Shembull: O=O në O₂, ose C=O në CO₂.
3. Lidhje kovalente trefishe: ndarja e 3 çifteve të elektroneve.
Shembull: N≡N në N₂.
Sa më shumë çifte elektronesh të përbashkëta, aq më e fortë është lidhja dhe aq më e shkurtër është distanca midis atomeve.
2. Bazuar në polaritet
1. Lidhje kovalente jopolare
Ndodh kur të dy atomet kanë elektronegativitete të njëjta ose shumë të ngjashme, në mënyrë që çifti i elektroneve të ndahet relativisht në mënyrë të barabartë.
Shembull: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. Lidhje kovalente polare
Kjo ndodh kur ndryshimi në elektronegativitet është mjaftueshëm i rëndësishëm sa çifti i elektroneve tërhiqet më shumë nga njëri prej atomeve. Kjo rezulton në ngarkesa të pjesshme (δ⁺ dhe δ⁻).
Shembuj: H—Cl në HCl, O—H në H₂O.
Është e rëndësishme të dallohet se një lidhje polare nuk do të thotë gjithmonë që molekula është polare; polariteti i një molekule ndikohet gjithashtu nga forma e molekulës (gjeometria).
Shembuj të Kovalencës në Komponimet e Përditshme
Ja disa shembuj që janë të lehtë për t’u gjetur në jetën e përditshme:
1. Ujë (H₂O)
Uji është një shembull i rëndësishëm i një përbërjeje me lidhje kovalente polare. Atomi i oksigjenit është më elektronegativ se hidrogjeni, kështu që çifti i vetëm tërhiqet më shumë nga oksigjeni. Kjo i jep ujit veti unike, të tilla si aftësia e tij për të tretur shumë substanca, tension të lartë sipërfaqësor dhe pikë vlimi relativisht të lartë krahasuar me molekulat e tjera të vogla.
Në H₂O, ekzistojnë dy lidhje polare O—H. Përveç kësaj, forma "e përkulur" (jo lineare) e molekulave të ujit do të thotë që momentet e tyre dipolare nuk anulojnë njëra-tjetrën, kështu që molekulat e ujit në tërësi janë polare.
2. Dioksidi i karbonit (CO₂)
CO₂ ka dy lidhje kovalente të dyfishta midis C dhe O (O=C=O). Lidhja C=O është polare, por CO₂ është lineare, kështu që dy momentet e saj dipolare anulojnë njëra-tjetrën. Si rezultat, molekula CO₂ është plotësisht jopolare. Kjo është një arsye pse CO₂ është relativisht më pak i tretshëm në ujë sesa substancat e pastra polare, megjithëse mund të reagojë për të formuar acid karbonik në kushte të caktuara.
3. Metani (CH₄)
Metani është një përbërje e thjeshtë organike e përbërë nga lidhje të vetme kovalente midis C dhe H. Në përgjithësi, CH₄ është jopolare sepse forma e tij është tetraedrale simetrike dhe ndryshimi i elektronegativitetit midis C dhe H nuk është shumë i madh. Metani është përbërësi kryesor i gazit natyror dhe përdoret gjerësisht si lëndë djegëse.
4. Oksigjeni (O₂) dhe azoti (N₂)
O₂ ka një lidhje kovalente të dyfishtë (O=O), ndërsa N₂ ka një lidhje kovalente të trefishtë (N≡N). Lidhja e trefishtë në N₂ është shumë e fortë, duke e bërë azotin relativisht inert (nuk reagon lehtë) në kushte të zakonshme. Kjo është arsyeja pse azoti dominon atmosferën e Tokës, por nuk reagon lehtë pa kushte të veçanta ose ndihmën e një katalizatori.
5. Klorur hidrogjeni (HCl)
HCl është një shembull i një lidhjeje kovalente polare. Klori (Cl) është më elektronegativ se hidrogjeni, kështu që elektronet e tij tërhiqen më shumë nga Cl, duke rezultuar në një ngarkesë të pjesshme. Kur tretet në ujë, HCl jonizohet për të formuar H⁺ dhe Cl⁻, duke e bërë atë të njohur si një acid të fortë. Kjo tregon se një përbërje mund të ketë një lidhje kovalente, por të prodhojë jone në tretësirë.
6. Amoniak (NH₃)
Amoniaku ka një lidhje kovalente midis N dhe H. Molekula NH₃ ka formë piramidale trigonale dhe është polare. Amoniaku përdoret gjerësisht në industrinë e plehrave, pastrim dhe procese të ndryshme kimike. Polariteti i amoniakut i lejon atij të bashkëveprojë fort me ujin.
Karakteristikat e Përgjithshme të Komponimeve Kovalente
Në përgjithësi, përbërjet kovalente kanë karakteristikat e mëposhtme (megjithëse ka përjashtime):
1. Shumë prej tyre formohen nga elementë jometalikë.
2. Në përgjithësi kanë pika shkrirjeje dhe vlimi më të ulëta se komponimet jonike, veçanërisht për molekulat e vogla.
3. Komponimet kovalente jopolare kanë tendencë të jenë të patretshme në ujë, por të tretshme në tretës jopolarë.
4. Nuk përçojnë energji elektrike në gjendje të ngurtë; disa mund të përçojnë energji elektrike nëse jonizohen në tretësirë (p.sh. HCl në ujë).
5. Gjendet në shumë komponime organike si hidrokarburet, alkoolet, acidet organike dhe proteinat.
Penutup
Kovalenca është një koncept themelor që shpjegon se si atomet, veçanërisht jometalet, formojnë lidhje duke ndarë çifte elektronike. Lidhjet kovalente mund të jenë të vetme, të dyfishta ose të trefishta, dhe mund të jenë polare ose jopolare. Shembujt janë shumë të njohur për jetën e përditshme, siç janë uji (H₂O), dioksidi i karbonit (CO₂), metani (CH₄), oksigjeni (O₂), azoti (N₂) dhe kloruri i hidrogjenit (HCl). Duke kuptuar përkufizimin e kovalencës dhe shembujt, ne mund ta lidhim më lehtë strukturën molekulare me vetitë fizike dhe kimike të një substance.
Nëse dëshironi, mund të shtoj një version më shkencor të artikullit (me një diskutim mbi strukturat e Lewis-it, rregullin e oktetit dhe gjeometrinë molekulare) ose një version më të thjeshtë për nxënësit e shkollave të mesme të ulëta.
