פֿאַרשטיין קאָוואַלענס און ביישפילן
הקדמה
אין כעמיע, די וועג ווי אטאמען פארבינדן זיך צו שאפן א סובסטאנץ באשטימט גרויסענטייל די אייגנשאפטן פון יענער סובסטאנץ. איין וויכטיגע באגריף וואס דערקלערט ווי אטאמען פארבינדן זיך איז קאוואלענץ. קאָוואַלענטע בונדן (קאָוואַלענס) ווערט אָפט געפֿונען אין פֿאַרבינדונגען צוזאַמענגעשטעלט פֿון נישט-מעטאַלישע עלעמענטן, למשל אין וואַסער (H₂O), קוילן-דייאַקסייד (CO₂), מעטאַן (CH₄), און פֿאַרשידענע אָרגאַנישע פֿאַרבינדונגען וואָס זענען די באַזע פֿון לעבן. פֿאַרשטיין די באַדייטונג פֿון קאָוואַלענס און ביישפּילן וועט אונדז העלפֿן דערקענען ווי מאָלעקולאַרע סטרוקטורן ווערן געשאַפֿן, פֿאַרוואָס אַ סובסטאַנץ האָט... טייטיק דידיה געוויסע קאַמפּאַונדז, פארוואס עטלעכע קאַמפּאַונדז זענען לייכט צעלאָזלעך אין וואַסער, און ווי כעמישע רעאַקטיוויטעט פּאַסירט.
פֿאַרשטיין קאָוואַלענס
קאָוואַלענץ איז אַ באַגריף פֿאַרבונדן מיט דער פֿאָרמירונג פֿון קאָוואַלענטע פֿאַרבינדונגען, וואָס זענען כעמישע פֿאַרבינדונגען וואָס פּאַסירן ווען צוויי אַטאָמען טיילן אַ פּאָר עלעקטראָנען צו דערגרייכן סטאַביליטעט. בכלל, אַטאָמען ווילן דערגרייכן אַ סטאַבילע עלעקטראָן קאָנפֿיגוראַציע ווי איידעלע גאַזן (אקטעט הערשן), וואס מיינט צו האבן 8 עלעקטראנען אין זיין אויסערליכער שאָל (כאטש עס זענען דא עטלעכע אויסנעמען). ווייל נישט-מעטאל אטאמען טענדן צו האבן רעלאטיוו הויכע עלעקטראנעגאטיוויטעטן און זענען "נישט גרינג" צו פארלירן עלעקטראנען, איז דער מערסט ווארשיינליכער וועג צו דערגרייכן סטאביליטעט דורך טיילן עלעקטראנען, אנשטאט זיי געבן אדער באקומען אינגאנצן ווי אין יאנישע פארבינדונגען.
מיט אנדערע ווערטער, בשעת אין יאנישע פארבינדונגען ווערן עלעקטראנען טראנספערירט פון איין אטאם צום אנדערן, אין קאוואלענטע פארבינדונגען ווערן עלעקטראנען געטיילט. די געטיילטע עלעקטראנען פארמען א פארבינדונגס-עלעקטראן-פאר, וואס "בינדט" די צוויי אטאם-קערנס צוזאמען צו פארמען אן איינציקע מאלעקול אדער קאוואלענטע פארבינדונג.
פארוואס פּאַסירן קאָוואַלענטע בונדס?
קאָוואַלענטע בונדן פּאַסירן צוליב דעם טרייב צו דערגרייכן אַ נידעריקערן, מער סטאַבילן ענערגיע צושטאַנד. ווען צוויי אַטאָמען קומען זיך צו איינער דעם אַנדערן, וואַלענס עלעקטראָנען זיי קענען גענוצט ווערן צוזאַמען אַזוי אַז יעדער אַטאָם זאָל אויסזען צו האָבן אַ גענוגיקע צאָל עלעקטראָנען אין זײַן אויסערן שאָל. דאָס מאַכט די סיסטעם מער סטאַביל ווי ווען די אַטאָמען שטייען אַליין.
למשל, א וואסערשטאף אטאם (H) האט איין עלעקטראן און וויל דערגרייכן סטאביליטעט ווי העליום (He) מיט צוויי עלעקטראנען. צוויי וואסערשטאף אטאמען קענען טיילן א פאר עלעקטראנען, שאפנדיג א H₂ מאלעקול . יעדער H₂ אטאם "פילט זיך" יעצט ווי ער האט צוויי עלעקטראנען אין זיין ערשטער שאל, אזוי דערגרייכנדיג סטאביליטעט.
טיפּן פון קאָוואַלענטע בונדס
קאָוואַלענטע בונדן קענען אונטערשיידן ווערן באַזירט אויף דער צאָל עלעקטראָן פּאָרן וואָס ווערן געטיילט און אויך באַזירט אויף דעם חילוק אין עלעקטראָנעגאַטיוויטעט צווישן אַטאָמען.
1. באַזירט אויף דער צאָל עלעקטראָן פּאָרן וואָס ווערן געטיילט
1. איין קאוואלענטע בונד: טיילן 1 פּאָר עלעקטראָנען.
בייַשפּיל: H—H אין H₂, אדער C—H אין CH₄.
2. דאָפּלטע קאָוואַלענטע בונד: טיילן 2 פּאָר עלעקטראָנען.
בייַשפּיל: O=O אין O₂, אדער C=O אין CO₂.
3. טריפל קאוואלענט בונד: טיילן 3 פּאָר עלעקטראָנען.
בייַשפּיל: N≡N אויף N₂.
וואָס מער עלעקטראָן פּאָרן טיילן זיך, אַלץ שטאַרקער די בונד און אַלץ קירצער די דיסטאַנץ צווישן אַטאָמען.
2. באַזירט אויף פּאָלאַריטעט
1. נישט-פּאָלאַרע קאָוואַלענטע בונדן
פּאַסירט ווען ביידע אַטאָמען האָבן די זעלבע אָדער זייער ענלעכע עלעקטראָנעגאַטיוויטעטן, אַזוי אַז די עלעקטראָן פּאָר איז צעטיילט לעפיערעך גלייך.
בייַשפּיל: H₂, O₂, N₂, Cl₂.
2. פּאָליאַרע קאָוואַלענטע בונדן
דאָס פּאַסירט ווען דער אונטערשייד אין עלעקטראָנעגאַטיוויטעט איז באַדייטנדיק גענוג אַז די עלעקטראָן פּאָר איז מער אַטראַקטיוו צו איינער פון די אַטאָמען. דאָס רעזולטאַט אין טיילווייזע טשאַרדזשיז (δ⁺ און δ⁻).
ביישפילן: H—Cl אין HCl, O—H אין H₂O.
עס איז וויכטיג צו אונטערשיידן אז א פאלארע בונד מיינט נישט שטענדיק אז די מאלעקול איז פאלאר; די פאלאריטעט פון א מאלעקול ווערט אויך באאיינפלוסט דורך דער פאָרעם פון דער מאלעקול (געאמעטריע).
ביישפילן פון קאָוואַלענס אין וואָכעדיקע קאַמפּאַונדז
דאָ זענען עטלעכע ביישפילן וואָס זענען גרינג צו געפֿינען אין וואָכעדיקן לעבן:
1. וואַסער (H₂O)
וואַסער איז אַ וויכטיק בייַשפּיל פֿון אַ פֿאַרבינדונג מיט פּאָליאַרע קאָוואַלענטע פֿאַרבינדונגען. דער זויערשטאָף אַטאָם איז מער עלעקטראָנעגאַטיוו ווי וואַסערשטאָף, אַזוי די איינציקע פּאָר איז מער צוגעצויגן צו זויערשטאָף. דאָס גיט וואַסער אייגענאַרטיקע אייגנשאַפֿטן ווי זײַן פֿעיִקייט צו צעלאָזן פֿילע סובסטאַנצן, הויכע אויבערפֿלאַך שפּאַנונג, און אַ רעלאַטיוו הויכן קאָכן פּונקט אין פֿאַרגלײַך מיט אַנדערע קליינע מאָלעקולן.
אין H₂O, זענען דא צוויי פּאָלאַרע O—H בונדן. דערצו, די "געבויגענע" (נישט לינעאַרע) פאָרעם פון די וואַסער מאָלעקולן מיינט אַז זייערע דיפּאָל מאָמענטן מבטל נישט איינער דעם אַנדערן, אַזוי אַז די וואַסער מאָלעקולן אין גאַנצן זענען פּאָלאַרע.
2. קוילן דייאַקסייד (CO₂)
CO₂ האט צוויי טאָפּלטע קאָוואַלענטע בונדן צווישן C און O (O=C=O). די C=O בונד איז פּאָלאַר, אָבער CO₂ איז לינעאַר, אַזוי זייַנע צוויי דיפּאָל מאָמענטן קענסלען זיך אויס. דער רעזולטאַט איז אַז די CO₂ מאָלעקול איז גאָר נישט-פּאָלאַר. דאָס איז איין סיבה פאַרוואָס CO₂ איז רעלאַטיוו ווייניקער צעלאָזלעך אין וואַסער ווי ריינע פּאָלאַרע סובסטאַנצן, כאָטש עס קען נאָך רעאַגירן צו שאַפֿן קאַרבאָן זויער אונטער געוויסע באַדינגונגען.
3. מעטאַן (CH₄)
מעטאן איז אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז א פשוטע מאלעקול צוזאמענגעשטעלט פון איין קאוואלענטע בונדן צווישן C און H. בכלל, CH₄ איז נישט-פאלאר ווייל איר פארעם איז טעטראעדראלע סימעטריש און דער חילוק אין עלעקטראנעגאטיוויטעט צווישן C און H איז נישט צו גרויס. מעטאן איז דער הויפט קאמפאנענט פון נאטירלעכן גאז און ווערט ברייט גענוצט אלס א ברענשטאף.
4. זויערשטאָף (O₂) און שטיקשטאָף (N₂)
O₂ האט אַ טאָפּל קאָוואַלענטע בונד (O=O), בשעת N₂ האט אַ דרייַפאַכע קאָוואַלענטע בונד (N≡N). די דרייַפאַכע בונד אין N₂ איז זייער שטאַרק, מאַכנדיג שטיקשטאָף רעלאַטיוו אינערט (נישט לייכט רעאַגירנדיק) אונטער געוויינטלעכע באַדינגונגען. דאָס איז פאַרוואָס שטיקשטאָף דאָמינירט די ערד'ס אַטמאָספער אָבער רעאַגירט נישט לייכט אָן ספּעציעלע באַדינגונגען אָדער די הילף פון אַ קאַטאַליסט.
5. וואַסערשטאָף קלאָריד (HCl)
HCl איז א ביישפיל פון א פאלארער קאוואלענטער בונד. כלור (Cl) איז מער עלעקטראנעגאטיוו ווי וואסערשטאף, ממילא זענען זיינע עלעקטראנען מער צוגעצויגן צו Cl, וואס רעזולטירט אין א טיילווייזער לאדונג. ווען עס ווערט אויפגעלייזט אין וואסער, יאניזירט HCl צו פארמירן H⁺ און Cl⁻, מאכנדיג עס באקאנט אלס א שטארקע זויער. דאס ווייזט אז א פארבינדונג קען האבן א קאוואלענטע בונד אבער פראדוצירן יאנען אין לייזונג.
6. אַמאָניאַק (NH₃)
אַמאָניאַק האט אַ קאָוואַלענטע בונד צווישן N און H. די NH₃ מאָלעקול איז טריגאָנאַל פּיראַמידאַל אין פאָרעם און איז פּאָלאַר. אַמאָניאַק ווערט ברייט געניצט אין דער פערטילייזער אינדוסטריע, רייניקונג און פֿאַרשידענע כעמישע פּראָצעסן. אַמאָניאַק'ס פּאָלאַריטעט דערמעגלעכט עס צו אינטעראַקטירן שטאַרק מיט וואַסער.
אַלגעמיינע קעראַקטעריסטיקס פון קאָוואַלענט קאַמפּאַונדז
בכלל, קאוואלענטע פארבינדונגען האבן די פאלגנדע אייגנשאפטן (כאטש עס זענען דא אויסנעמען):
1. פילע זענען געשאפן פון נישט-מעטאלישע עלעמענטן.
2. בכלל האבן זיי נידעריגערע שמעלץ און קאכן פונקטן ווי יאנישע פארבינדונגען, ספעציעל פאר קליינע מאלעקולן.
3. נישט-פּאָלאַרע קאָוואַלענטע קאַמפּאַונדז זענען געוויינטלעך נישט צעלאָזלעך אין וואַסער, אָבער צעלאָזלעך אין נישט-פּאָלאַרע סאָלווענטן.
4. פירן נישט עלעקטריע אין דעם פעסטן צושטאנד; עטלעכע קענען פירן עלעקטריע אויב זיי ווערן יאניזירט אין א לייזונג (למשל HCl אין וואסער).
5. אָפט געפֿונען אין אָרגאַנישע קאַמפּאַונדז ווי למשל כיידראָוקאַרבאַנז, אַלקאָהאָלן, אָרגאַנישע זויערן און פּראָטעאינען.
קלאָוזינג
קאָוואַלענס איז אַ יסודותדיקער באַגריף וואָס דערקלערט ווי אַטאָמען, ספּעציעל נישט-מעטאַלן, פֿאָרמען פֿאַרבינדונגען דורך טיילן עלעקטראָן פּאָרן. קאָוואַלענטע פֿאַרבינדונגען קענען זיין איינציק, טאָפּלט, אָדער טריפּל, און קענען זיין פּאָלאַריש אָדער נישט-פּאָלאַריש. ביישפּילן זענען זייער באַקאַנט אין וואָכעדיקן לעבן, אַזאַ ווי וואַסער (H₂O), קאַרבאָן דייאַקסייד (CO₂), מעטאַן (CH₄), זויערשטאָף (O₂), שטיקשטאָף (N₂), און וואַסערשטאָף קלאָריד (HCl). דורך פֿאַרשטיין די דעפֿיניציע פֿון קאָוואַלענס און ביישפּילן, קענען מיר גרינגער פֿאַרבינדן מאָלעקולאַרע סטרוקטור מיט די פֿיזישע און כעמישע אייגנשאַפֿטן פֿון אַ סובסטאַנץ.
אויב איר ווילט, קען איך צולייגן א מער וויסנשאפטלעכע ווערסיע פון דעם ארטיקל (מיט א דיסקוסיע וועגן לואיס סטרוקטורן, די אקטעטע הערשן, און מאלעקולארע געאמעטריע) אדער א פשוטערע ווערסיע פאר מיטלשול סטודענטן.
