Kovalentlikni va misollarni tushunish
Pendahuluan
Kimyoda atomlarning birlashib modda hosil qilish usuli asosan ushbu moddaning xususiyatlarini belgilaydi. Atomlarning qanday bog'lanishini tushuntiruvchi muhim tushunchalardan biri bu kovalentlikdir. Kovalent bog'lanishlar (kovalentlik) ko'pincha metall bo'lmagan elementlardan tashkil topgan birikmalarda, masalan, suvda (H₂O), karbonat angidridda (CO₂), metanda (CH₄) va hayotning asosi bo'lgan turli xil organik birikmalarda uchraydi. Kovalentlikning ma'nosini va misollarini tushunish bizga molekulyar tuzilmalar qanday hosil bo'lishini, nima uchun ba'zi moddalar ma'lum qaynash nuqtalariga ega ekanligini, nima uchun ba'zi birikmalar suvda oson eriydi va kimyoviy reaktivlik qanday sodir bo'lishini tushunishga yordam beradi.
Kovalentlikni tushunish
Kovalentlik - bu kovalent bog'lanishlarning shakllanishi bilan bog'liq tushuncha, bu ikki atom barqarorlikka erishish uchun bir juft elektronni birgalikda ishlatganda yuzaga keladigan kimyoviy bog'lanishlardir. Umuman olganda, atomlar olijanob gazlar (oktet qoidasi) kabi barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishishni xohlashadi, bu ularning eng tashqi qobig'ida 8 ta elektronga ega bo'lishdir (garchi ba'zi istisnolar mavjud bo'lsa ham). Metall bo'lmagan atomlar nisbatan yuqori elektromanfiylikka ega bo'lishga moyil bo'lganligi va elektronlarni "osongina yo'qotmasliklari" sababli, barqarorlikka erishishning eng ehtimoliy yo'li elektronlarni ion bog'lanishlaridagi kabi to'liq berish yoki qabul qilish o'rniga, ularni birgalikda ishlatishdir.
Boshqacha qilib aytganda, ion bogʻlanishlarda elektronlar bir atomdan boshqasiga oʻtkazilsa, kovalent bogʻlanishlarda elektronlar umumiy boʻladi. Umumiy elektronlar bogʻlovchi elektron juftligini hosil qiladi, bu esa ikkita atom yadrosini bir-biriga "bogʻlab", bitta molekula yoki kovalent bogʻlanish hosil qiladi.
Nima uchun kovalent bog'lanishlar paydo bo'ladi?
Kovalent bog'lanishlar pastroq va barqarorroq energiya holatiga erishish istagi tufayli yuzaga keladi. Ikki atom bir-biriga yaqinlashganda, ularning valentlik elektronlari birgalikda bo'lishi mumkin, bu esa har bir atomning tashqi qobig'ida yetarli miqdordagi elektron "bor" degan taassurot qoldiradi. Bu tizimni atomlar yakka turgandagiga qaraganda barqarorroq qiladi.
Masalan, vodorod atomi (H) bitta elektronga ega va geliy (He) kabi ikkita elektron bilan barqarorlikka erishmoqchi. Ikki vodorod atomi bir juft elektronni birgalikda ishlatib, H₂ molekulasini hosil qilishi mumkin. Endi har bir H₂ atomi o'zining birinchi qobig'ida ikkita elektron bordek "his qiladi" va shu tariqa barqarorlikka erishiladi.
Kovalent bog'lanish turlari
Kovalent bog'lanishlarni umumiy elektron juftliklari soniga va atomlar orasidagi elektromanfiylikdagi farqga qarab ajratish mumkin.
1. Birgalikda ishlatiladigan elektron juftlari soniga asoslanib
1. Yagona kovalent bogʻlanish: 1 juft elektronni birgalikda ishlatish.
Misol: H₂ da H—H yoki CH₄ da C—H.
2. Qo'sh kovalent bog'lanish: 2 juft elektronni birgalikda ishlatish.
Misol: O₂ da O=O yoki CO₂ da C=O.
3. Uchta kovalent bogʻlanish: 3 juft elektronni birgalikda ishlatish.
Misol: N≡N ning N₂ ustidagi qiymati.
Elektron juftlari qancha ko'p bo'lsa, bog'lanish shunchalik kuchli bo'ladi va atomlar orasidagi masofa qisqaradi.
2. Qutblanishga asoslangan
1. Qutbsiz kovalent bog'lanishlar
Ikkala atom ham bir xil yoki juda o'xshash elektronegativlikka ega bo'lganda yuzaga keladi, shuning uchun elektron juftligi nisbatan teng taqsimlanadi.
Misol: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. Qutb kovalent bog'lanishlar
Elektromagnitivlikdagi farq elektron juftligi atomlardan biriga ko'proq jalb qilinadigan darajada katta bo'lganda yuzaga keladi. Bu qisman zaryadlarga (δ⁺ va δ⁻) olib keladi.
Misollar: HCl tarkibidagi H—Cl, H₂O tarkibidagi O—H.
Qutb bog'lanishi molekulaning qutblanganligini anglatmasligini farqlash muhimdir; molekulaning qutblanishiga molekulaning shakli (geometriya) ham ta'sir qiladi.
Kundalik birikmalarda kovalentlikka misollar
Kundalik hayotda topish oson bo'lgan ba'zi misollar:
1. Suv (H₂O)
Suv qutbli kovalent bog'lanishlarga ega birikmaning muhim namunasidir. Kislorod atomi vodorodga qaraganda ko'proq elektronegativ, shuning uchun yolg'iz juftlik kislorodga ko'proq jalb qilinadi. Bu suvga ko'plab moddalarni eritish qobiliyati, yuqori sirt tarangligi va boshqa kichik molekulalarga nisbatan nisbatan yuqori qaynash harorati kabi noyob xususiyatlarni beradi.
H₂O da ikkita qutbli O—H bog'lanish mavjud. Bundan tashqari, suv molekulalarining "egilgan" (chiziqli emas) shakli ularning dipol momentlari bir-birini bekor qilmasligini anglatadi, shuning uchun suv molekulalari umuman qutbli bo'ladi.
2. Karbonat angidrid (CO₂)
CO₂ C va O o'rtasida ikkita qo'shaloq kovalent bog'lanishga ega (O=C=O). C=O bog'lanish qutbli, ammo CO₂ chiziqli, shuning uchun uning ikkita dipol momenti bir-birini bekor qiladi. Natijada, CO₂ molekulasi butunlay qutbsizdir. Bu CO₂ ning suvda sof qutbli moddalarga qaraganda nisbatan kamroq eriydiganligining sabablaridan biridir, garchi u ma'lum sharoitlarda karbonat kislota hosil qilish uchun reaksiyaga kirishishi mumkin bo'lsa ham.
3. Metan (CH₄)
Metan - bu C va H orasidagi bitta kovalent bog'lanishlardan tashkil topgan oddiy organik birikma. Umuman olganda, CH₄ qutbsiz, chunki uning shakli tetraedral simmetrik va C va H orasidagi elektromanfiylik farqi unchalik katta emas. Metan tabiiy gazning asosiy komponenti bo'lib, yoqilg'i sifatida keng qo'llaniladi.
4. Kislorod (O₂) va azot (N₂)
O₂ qoʻsh kovalent bogʻlanishga ega (O=O), N₂ esa uch kovalent bogʻlanishga ega (N≡N). N₂ dagi uchlik bogʻlanish juda kuchli boʻlib, oddiy sharoitlarda azotni nisbatan inert (oson reaksiyaga kirishmaydi) qiladi. Shuning uchun azot Yer atmosferasida hukmronlik qiladi, ammo maxsus sharoitlarsiz yoki katalizator yordamisiz oson reaksiyaga kirishmaydi.
5. Vodorod xlorid (HCl)
HCl qutbli kovalent bog'lanishga misol bo'la oladi. Xlor (Cl) vodorodga qaraganda ko'proq elektronmanfiy, shuning uchun uning elektronlari Cl ga ko'proq jalb qilinadi, natijada qisman zaryad hosil bo'ladi. Suvda eriganida, HCl H⁺ va Cl⁻ hosil qilish uchun ionlanadi, bu esa uni kuchli kislota deb ataydi. Bu birikma kovalent bog'lanishga ega bo'lishi mumkinligini, ammo eritmada ionlar hosil qilishi mumkinligini ko'rsatadi.
6. Ammiak (NH₃)
Ammiak N va H o'rtasida kovalent bog'lanishga ega. NH₃ molekulasi trigonal piramidal shaklga ega va qutbli. Ammiak o'g'it sanoatida, tozalashda va turli xil kimyoviy jarayonlarda keng qo'llaniladi. Ammiakning qutblanishi uning suv bilan kuchli o'zaro ta'sir qilishiga imkon beradi.
Kovalent birikmalarning umumiy xususiyatlari
Umuman olganda, kovalent birikmalar quyidagi xususiyatlarga ega (garchi istisnolar mavjud bo'lsa ham):
1. Ko'pchilik metall bo'lmagan elementlardan hosil bo'ladi.
2. Odatda, ayniqsa kichik molekulalar uchun ion birikmalariga qaraganda pastroq erish va qaynash nuqtalariga ega.
3. Qutbsiz kovalent birikmalar suvda erimaydi, lekin qutbsiz erituvchilarda eriydi.
4. Qattiq holatda elektr tokini o'tkazmang; ba'zilari eritmada ionlangan holda (masalan, suvda HCl) elektr tokini o'tkazishi mumkin.
5. Uglevodorodlar, spirtlar, organik kislotalar va oqsillar kabi ko'plab organik birikmalarda uchraydi.
Yopish
Kovalentlik - bu atomlarning, ayniqsa metall bo'lmaganlarning elektron juftliklarini birgalikda ishlatish orqali bog'lanishlarni qanday hosil qilishini tushuntiruvchi asosiy tushuncha. Kovalent bog'lanishlar bitta, ikki yoki uch marta bo'lishi mumkin va qutbli yoki qutbsiz bo'lishi mumkin. Suv (H₂O), karbonat angidrid (CO₂), metan (CH₄), kislorod (O₂), azot (N₂) va vodorod xlorid (HCl) kabi misollar kundalik hayotga juda tanish. Kovalentlik ta'rifi va misollarini tushunish orqali biz molekulyar tuzilishni moddaning fizik va kimyoviy xossalari bilan osonroq bog'lashimiz mumkin.
Agar xohlasangiz, maqolaning ilmiyroq versiyasini (Lyuis tuzilmalari, oktet qoidasi va molekulyar geometriya muhokamasi bilan) yoki o'rta maktab o'quvchilari uchun soddalashtirilgan versiyasini qo'shishim mumkin.
