Фаҳмидани ковалентӣ ва мисолҳо
Пендахулуан
Дар химия, тарзи пайвастани атомҳо барои ташкил додани модда асосан хосиятҳои он моддаро муайян мекунад. Як мафҳуми муҳиме, ки тарзи пайвастшавии атомҳоро шарҳ медиҳад, ковалентӣ аст. Пайвандҳои ковалентӣ (ковалентӣ) аксар вақт дар пайвастагиҳое, ки аз унсурҳои ғайриметаллӣ иборатанд, масалан, дар об (H₂O), гази карбон (CO₂), метан (CH₄) ва пайвастагиҳои гуногуни органикӣ, ки асоси ҳаёт мебошанд, мавҷуданд. Фаҳмидани маънои ковалентӣ ва мисолҳо ба мо кӯмак мекунад, ки фаҳмем, ки чӣ гуна сохторҳои молекулавӣ ташкил мешаванд, чаро баъзе моддаҳо нуқтаҳои муайяни ҷӯшиш доранд, чаро баъзе пайвастагиҳо дар об ба осонӣ ҳал мешаванд ва чӣ гуна реаксияи кимиёвӣ ба амал меояд.
Фаҳмидани ковалентӣ
Ковалентӣ мафҳуме аст, ки ба ташаккули пайвандҳои ковалентӣ алоқаманд аст, ки пайвандҳои кимиёвӣ мебошанд, ки ҳангоми истифодаи як ҷуфт электрон барои ба даст овардани устуворӣ ба вуҷуд меоянд. Умуман, атомҳо мехоҳанд ба конфигуратсияи устувори электронӣ ба монанди газҳои наҷиб (қоидаи октет) ноил шаванд, ки дар қабати берунии худ 8 электрон дорад (гарчанде ки баъзе истисноҳо мавҷуданд). Азбаски атомҳои ғайриметаллӣ майл доранд, ки электроманфии нисбатан баланд дошта бошанд ва электронҳоро "ба осонӣ аз даст намедиҳанд", эҳтимолан роҳи ба даст овардани устуворӣ мубодилаи электронҳо аст, на ин ки онҳоро пурра диҳанд ё қабул кунанд, ба монанди пайвандҳои ионӣ.
Ба ибораи дигар, дар ҳоле ки дар пайвандҳои ионӣ электронҳо аз як атом ба атоми дигар интиқол дода мешаванд, дар пайвандҳои ковалентӣ электронҳо муштараканд. Электронҳои муштарак як ҷуфт электронҳои пайвандкунандаро ташкил медиҳанд, ки ду ядрои атомиро ба ҳам "пайванд" мекунанд ва як молекулаи ягона ё пайванди ковалентиро ташкил медиҳанд.
Чаро пайвандҳои ковалентӣ ба вуҷуд меоянд?
Пайвандҳои ковалентӣ аз сабаби ангезаи расидан ба ҳолати пасттари энергия ва устувортар ба вуҷуд меоянд. Вақте ки ду атом ба якдигар наздик мешаванд, электронҳои валентии онҳо метавонанд муштарак бошанд, ки чунин ба назар мерасад, ки гӯё ҳар як атом дар қабати берунии худ шумораи кофии электронҳоро "дорад". Ин системаро нисбат ба вақте ки атомҳо алоҳида истодаанд, устувортар мекунад.
Масалан, атоми гидроген (H) як электрон дорад ва мехоҳад ба монанди гелий (He) бо ду электрон устуворӣ ба даст орад. Ду атоми гидроген метавонанд як ҷуфт электронро бо ҳам истифода баранд ва молекулаи H₂-ро ташкил диҳанд. Акнун ҳар як атоми H₂ чунин "эҳсос" мекунад, ки гӯё дар қабати аввали худ ду электрон дорад ва бо ин васила устуворӣ ба даст меояд.
Намудҳои пайвандҳои ковалентӣ
Пайвандҳои ковалентӣ метавонанд аз рӯи шумораи ҷуфтҳои электронии муштарак ва инчунин аз рӯи фарқияти электронманфии байни атомҳо фарқ кунанд.
1. Бар асоси шумораи ҷуфтҳои электронии муштарак
1. Пайванди ягонаи ковалентӣ: 1 ҷуфт электронро муштарак истифода мебарад.
Мисол: H—H дар H₂, ё C—H дар CH₄.
2. Пайванди дукаратаи ковалентӣ: 2 ҷуфт электронро муштарак истифода мебарад.
Мисол: O=O дар O₂, ё C=O дар CO₂.
3. Пайванди сегонаи ковалентӣ: 3 ҷуфт электронро муштарак истифода мебарад.
Мисол: N≡N дар N₂.
Ҳар қадар ҷуфтҳои электронии муштарак зиёдтар бошанд, ҳамон қадар пайванд қавитар ва масофаи байни атомҳо кӯтоҳтар мешавад.
2. Дар асоси қутбият
1. Пайвандҳои ковалентии ғайриқутбӣ
Вақте рух медиҳад, ки ҳарду атом дорои электроманфии якхела ё хеле монанд мебошанд, то ки ҷуфти электрон нисбатан баробар тақсим карда шавад.
Мисол: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. Пайвандҳои ковалентии қутбӣ
Ин вақте рух медиҳад, ки фарқияти электрманфии он қадар назаррас бошад, ки ҷуфти электронҳо ба яке аз атомҳо бештар ҷалб шаванд. Ин боиси зарядҳои қисман (δ⁺ ва δ⁻) мегардад.
Мисолҳо: H—Cl дар HCl, O—H дар H₂O.
Муҳим аст, ки фарқ кунем, ки пайванди қутбӣ на ҳамеша маънои қутбӣ будани молекуларо дорад; қутбияти молекула инчунин аз шакли молекула (геометрия) таъсир мегирад.
Намунаҳои ковалентӣ дар пайвастагиҳои ҳаррӯза
Инҳоянд чанд мисоле, ки дар ҳаёти ҳаррӯза ба осонӣ пайдо кардан мумкин аст:
1. Об (H₂O)
Об намунаи муҳими пайвастагие мебошад, ки пайвандҳои ковалентии қутбӣ дорад. Атомҳои оксиген нисбат ба гидроген электроманфии бештар доранд, аз ин рӯ, ҷуфти ягона ба оксиген бештар ҷалб мешавад. Ин ба об хосиятҳои беназир, аз қабили қобилияти ҳал кардани бисёр моддаҳо, шиддати баланди сатҳӣ ва нуқтаи нисбатан баланди ҷӯшиш дар муқоиса бо дигар молекулаҳои хурд медиҳад.
Дар H₂O ду пайванди қутбии O—H мавҷуд аст. Илова бар ин, шакли "хамида" (на хаттӣ)-и молекулаҳои об маънои онро дорад, ки моментҳои диполии онҳо якдигарро бекор намекунанд, аз ин рӯ молекулаҳои об дар маҷмӯъ қутбӣ мебошанд.
2. Гази карбон (CO₂)
CO₂ ду пайванди дукаратаи ковалентӣ байни C ва O дорад (O=C=O). Пайванди C=O қутбӣ аст, аммо CO₂ хаттӣ аст, аз ин рӯ ду моменти диполии он якдигарро бекор мекунанд. Дар натиҷа, молекулаи CO₂ комилан ғайриқутбӣ аст. Ин яке аз сабабҳоест, ки чаро CO₂ дар об нисбат ба моддаҳои қутбии холис нисбатан камтар ҳал мешавад, гарчанде ки он метавонад дар шароити муайян ба кислотаи карбон реаксия кунад ва кислотаи карбонро ташкил диҳад.
3. Метан (CH₄)
Метан як пайвастагии оддии органикӣ аст, ки аз пайвандҳои ковалентии ягона байни C ва H иборат аст. Умуман, CH₄ ғайриқутбӣ аст, зеро шакли он тетраэдрӣ симметрӣ аст ва фарқияти электрманфии байни C ва H он қадар калон нест. Метан ҷузъи асосии гази табиӣ буда, ба таври васеъ ҳамчун сӯзишворӣ истифода мешавад.
4. Оксиген (O₂) ва нитроген (N₂)
O₂ пайванди дукаратаи ковалентӣ (O=O) дорад, дар ҳоле ки N₂ пайванди секаратаи ковалентӣ (N≡N) дорад. Пайванди сегона дар N₂ хеле қавӣ аст, ки нитрогенро дар шароити муқаррарӣ нисбатан ғайрифаъол (ба осонӣ реаксия намешавад) мегардонад. Аз ин рӯ, нитроген дар атмосфераи Замин ҳукмронӣ мекунад, аммо бе шароити махсус ё ёрии катализатор ба осонӣ реаксия намекунад.
5. Хлориди гидроген (HCl)
HCl мисоли пайванди ковалентии қутбӣ аст. Хлор (Cl) нисбат ба гидроген электроманфии бештар дорад, аз ин рӯ электронҳои он ба Cl бештар ҷалб мешаванд, ки дар натиҷа заряди қисман пайдо мешавад. Ҳангоми ҳал шудан дар об, HCl ион шуда, H⁺ ва Cl⁻-ро ташкил медиҳад, ки онро кислотаи қавӣ меноманд. Ин нишон медиҳад, ки пайвастагӣ метавонад пайванди ковалентӣ дошта бошад, аммо дар маҳлул ионҳо ба вуҷуд орад.
6. Аммиак (NH₃)
Аммиак байни N ва H пайванди ковалентӣ дорад. Молекулаи NH₃ шакли пирамидаи сегоналӣ дорад ва қутбӣ аст. Аммиак дар саноати нуриҳо, тозакунӣ ва равандҳои гуногуни кимиёвӣ васеъ истифода мешавад. Қутбияти аммиак ба он имкон медиҳад, ки бо об таъсири сахт расонад.
Хусусиятҳои умумии пайвастагиҳои ковалентӣ
Умуман, пайвастагиҳои ковалентӣ хусусиятҳои зеринро доранд (гарчанде ки истисноҳо мавҷуданд):
1. Бисёриҳо аз унсурҳои ғайриметаллӣ ташкил ёфтаанд.
2. Умуман, нисбат ба пайвастагиҳои ионӣ, махсусан барои молекулаҳои хурд, нуқтаҳои обшавӣ ва ҷӯшиши пасттар доранд.
3. Пайвастагиҳои ковалентии ғайриқутбӣ дар об ҳал намешаванд, аммо дар ҳалкунандаҳои ғайриқутбӣ ҳал мешаванд.
4. Дар ҳолати сахт барқро нагузаронед; баъзеҳо метавонанд барқро дар ҳолати ионизатсия дар маҳлул (масалан, HCl дар об) интиқол диҳанд.
5. Дар бисёр пайвастагиҳои органикӣ, аз қабили гидрокарбонҳо, спиртҳо, кислотаҳои органикӣ ва сафедаҳо мавҷуд аст.
Penutup
Ковалентӣ як мафҳуми бунёдӣ аст, ки шарҳ медиҳад, ки чӣ тавр атомҳо, бахусус ғайриметаллҳо, тавассути муштарак кардани ҷуфтҳои электрон пайвандҳо ташкил медиҳанд. Пайвандҳои ковалентӣ метавонанд якка, дугона ё сегона бошанд ва метавонанд қутбӣ ё ғайриқутбӣ бошанд. Мисолҳо барои ҳаёти ҳаррӯза хеле шиносанд, ба монанди об (H₂O), гази карбон (CO₂), метан (CH₄), оксиген (O₂), нитроген (N₂) ва хлориди гидроген (HCl). Бо дарки таърифи ковалентӣ ва мисолҳо, мо метавонем сохтори молекулавиро бо хосиятҳои физикӣ ва химиявии модда ба осонӣ пайваст кунем.
Агар шумо хоҳед, ман метавонам версияи илмии мақоларо (бо муҳокимаи сохторҳои Льюис, қоидаи октет ва геометрияи молекулавӣ) ё версияи соддатарро барои донишҷӯёни синфҳои болоӣ илова кунам.
