Ikatan kovalen polar: rumus, sifat, fitur. Ikatan kimia
Ikatan kovalen dibentuk oleh interaksi nonlogam. Atom bukan logam mempunyai keelektronegatifan yang tinggi dan cenderung mengisi lapisan elektron terluar dengan elektron asing. Dua atom tersebut dapat menjadi stabil jika mereka menggabungkan elektronnya .
Mari kita perhatikan pembentukan ikatan kovalen di sederhana zat.
1.Pembentukan molekul hidrogen.
Setiap atom hidrogen memiliki satu elektron. Untuk beralih ke keadaan stabil, diperlukan satu elektron lagi.
Ketika dua atom mendekat, awan elektron saling tumpang tindih. Pasangan elektron bersama terbentuk, yang mengikat atom hidrogen menjadi sebuah molekul.
Ruang antara dua inti berbagi elektron lebih banyak dibandingkan tempat lain. Sebuah area dengan peningkatan kerapatan elektron dan muatan negatif. Inti bermuatan positif tertarik padanya, dan sebuah molekul terbentuk.
Dalam hal ini, setiap atom menerima tingkat terluar dua elektron yang lengkap dan masuk ke keadaan stabil.
Ikatan kovalen akibat pembentukan satu pasangan elektron bersama disebut ikatan tunggal.
Pasangan elektron bersama (ikatan kovalen) terbentuk karena elektron yang tidak berpasangan, terletak pada tingkat energi terluar atom-atom yang berinteraksi.
Hidrogen memiliki satu elektron yang tidak berpasangan. Untuk unsur lain, jumlahnya adalah 8 - nomor golongan.
Bukan logam VII Dan golongan (halogen) memiliki satu elektron tidak berpasangan di lapisan terluar.
Dalam non-logam VI A kelompok (oksigen, belerang) memiliki dua elektron seperti itu.
Dalam non-logam V Dan golongan (nitrogen, fosfor) memiliki tiga elektron tidak berpasangan.
2.Pembentukan molekul fluor.
Atom fluor memiliki tujuh elektron di tingkat terluar. Enam di antaranya berpasangan, dan yang ketujuh tidak berpasangan.
Ketika atom-atom bergabung, satu pasangan elektron yang sama terbentuk, yaitu satu ikatan kovalen. Setiap atom menerima lapisan terluar delapan elektron yang lengkap. Ikatan dalam molekul fluor juga tunggal. Ikatan tunggal yang sama ada dalam molekul klorin, brom, dan yodium .
Jika atom memiliki beberapa elektron tidak berpasangan, maka dua atau tiga pasangan yang sama akan terbentuk.
3.Pembentukan molekul oksigen.
Di atom oksigen di tingkat terluar ada dua elektron yang tidak berpasangan.
Ketika dua atom berinteraksi oksigen muncul dua pasangan elektron yang sama. Setiap atom mengisi tingkat terluarnya hingga delapan elektron. Molekul oksigen memiliki ikatan rangkap.
Ikatan kovalen(ikatan atom, homeo koneksi kutub) - ikatan kimia yang dibentuk oleh tumpang tindih (berbagi) awan elektron paravalen. Awan elektronik (elektron) yang menyediakan komunikasi disebut pasangan elektron bersama.
Sifat karakteristik ikatan kovalen - arah, saturasi, polaritas, polarisasi - menentukan bahan kimia dan properti fisik koneksi.
Arah ikatan ditentukan oleh struktur molekul suatu zat dan bentuk geometris molekulnya. Sudut antara dua ikatan disebut sudut ikatan.
Saturasi adalah kemampuan atom untuk membentuk ikatan kovalen dalam jumlah terbatas. Jumlah ikatan yang dibentuk oleh suatu atom dibatasi oleh jumlah orbital atom terluarnya.
Polaritas ikatan disebabkan oleh distribusi kerapatan elektron yang tidak merata akibat perbedaan keelektronegatifan atom. Atas dasar ini, ikatan kovalen dibagi menjadi non-polar dan polar (non-polar - molekul diatomik terdiri dari atom-atom identik (H 2, Cl 2, N 2) dan awan elektron setiap atom terdistribusi secara simetris relatif terhadap atom-atom tersebut. ; polar - molekul diatomik terdiri dari atom yang berbeda unsur kimia, dan awan elektron total bergeser ke arah salah satu atom, sehingga membentuk distribusi yang asimetris muatan listrik dalam suatu molekul, menghasilkan momen dipol molekul).
Polarisasi ikatan dinyatakan dalam perpindahan elektron ikatan di bawah pengaruh eksternal Medan listrik, termasuk partikel lain yang bereaksi. Polarisabilitas ditentukan oleh mobilitas elektron. Polaritas dan polarisasi ikatan kovalen menentukan reaktivitas molekul terhadap reagen polar.
Komunikasi Pendidikan
Ikatan kovalen dibentuk oleh sepasang elektron yang digunakan bersama antara dua atom, dan elektron ini harus menempati dua orbital stabil, satu dari setiap atom.
A++B→A:B
Sebagai hasil sosialisasi, elektron membentuk tingkat energi terisi. Suatu ikatan terbentuk jika energi totalnya pada tingkat ini lebih kecil dari pada keadaan awal (dan perbedaan energinya tidak lebih dari energi ikatan).
Pengisian orbital atom (di sepanjang tepi) dan molekul (di tengah) dalam molekul H2 dengan elektron. Sumbu vertikal berhubungan dengan tingkat energi, elektron ditandai dengan panah yang mencerminkan putarannya.
Menurut teori orbital molekul, tumpang tindih dua orbital atom, dalam kasus paling sederhana, mengarah pada pembentukan dua orbital molekul (MO): menghubungkan MO Dan anti mengikat (melonggarkan) MO. Elektron bersama terletak pada ikatan energi rendah MO.
Jenis ikatan kovalen
Ada tiga jenis ikatan kimia kovalen, berbeda dalam mekanisme pembentukannya:
1. Ikatan kovalen sederhana. Untuk pembentukannya, setiap atom menyediakan satu elektron tidak berpasangan. Ketika ikatan kovalen sederhana terbentuk, muatan formal atom tetap tidak berubah.
· Jika atom-atom yang membentuk ikatan kovalen sederhana adalah sama, maka muatan sebenarnya dari atom-atom dalam molekul tersebut juga sama, karena atom-atom yang membentuk ikatan tersebut memiliki pasangan elektron yang sama. Koneksi ini disebut ikatan kovalen non-polar. Zat sederhana mempunyai ikatan seperti itu, misalnya: O 2, N 2, Cl 2. Namun tidak hanya nonlogam sejenis yang dapat membentuk kovalen ikatan non-polar. Ikatan kovalen nonpolar juga dapat dibentuk oleh unsur bukan logam yang mempunyai keelektronegatifan nilai yang sama, misalnya, pada molekul PH 3 ikatannya bersifat kovalen nonpolar, karena EO hidrogen sama dengan EO fosfor.
· Jika atom-atomnya berbeda, maka derajat kepemilikan pasangan elektron bersama ditentukan oleh perbedaan keelektronegatifan atom-atom tersebut. Sebuah atom dengan keelektronegatifan lebih besar menarik sepasang elektron ikatan lebih kuat ke arahnya, dan muatan sebenarnya menjadi negatif. Oleh karena itu, atom dengan elektronegativitas lebih rendah memperoleh muatan positif dengan besaran yang sama. Jika suatu senyawa terbentuk antara dua nonlogam yang berbeda, maka senyawa tersebut disebut ikatan kovalen polar.
2. Ikatan donor-akseptor. Untuk membentuk ikatan kovalen jenis ini, kedua elektron disediakan oleh salah satu atom - penyumbang. Atom kedua yang terlibat dalam pembentukan ikatan disebut akseptor. Dalam molekul yang dihasilkan, muatan formal donor bertambah satu, dan muatan formal akseptor berkurang satu.
3. Koneksi semipolar. Hal ini dapat dianggap sebagai ikatan donor-akseptor polar. Jenis ikatan kovalen ini terbentuk antara atom dengan pasangan elektron bebas (nitrogen, fosfor, belerang, halogen, dll.) dan atom dengan dua elektron tidak berpasangan (oksigen, belerang). Pembentukan ikatan semipolar terjadi dalam dua tahap:
1. Perpindahan satu elektron dari atom yang mempunyai pasangan elektron bebas ke atom yang mempunyai dua elektron tidak berpasangan. Akibatnya, atom dengan pasangan elektron bebas berubah menjadi kation radikal (partikel bermuatan positif dengan elektron tidak berpasangan), dan atom dengan dua elektron tidak berpasangan berubah menjadi anion radikal (partikel bermuatan negatif dengan elektron tidak berpasangan). .
2. Penggunaan bersama elektron yang tidak berpasangan (seperti dalam kasus ikatan kovalen sederhana).
Ketika ikatan semipolar terbentuk, atom dengan pasangan elektron bebas meningkatkan muatan formalnya sebesar satu, dan atom dengan dua elektron tidak berpasangan menurunkan muatan formalnya sebesar satu.
ikatan σ dan ikatan π
Ikatan sigma (σ)-, pi (π) adalah deskripsi perkiraan jenis ikatan kovalen dalam molekul berbagai senyawa; ikatan σ dicirikan oleh fakta bahwa kerapatan awan elektron maksimum di sepanjang sumbu penghubung inti atom. Ketika ikatan - terbentuk, terjadi apa yang disebut tumpang tindih lateral awan elektron, dan kerapatan awan elektron maksimum “di atas” dan “di bawah” bidang ikatan σ. Misalnya saja etilen, asetilena, dan benzena.
Pada molekul etilen C 2 H 4 terdapat ikatan rangkap CH 2 = CH 2, rumus elektroniknya: H:C::C:H. Inti semua atom etilen terletak pada bidang yang sama. Tiga awan elektron dari setiap atom karbon membentuk tiga ikatan kovalen dengan atom lain pada bidang yang sama (dengan sudut antara keduanya kira-kira 120°). Awan elektron valensi keempat atom karbon terletak di atas dan di bawah bidang molekul. Awan elektron dari kedua atom karbon, yang sebagian tumpang tindih di atas dan di bawah bidang molekul, membentuk ikatan kedua antara atom karbon. Ikatan kovalen pertama yang lebih kuat antara atom karbon disebut ikatan σ; ikatan kovalen kedua yang kurang kuat disebut ikatan -.
Dalam molekul asetilena linier
N-S≡S-N (N: S::: S: N)
Terdapat ikatan σ antara atom karbon dan hidrogen, satu ikatan σ antara dua atom karbon, dan dua ikatan σ antara atom karbon yang sama. Dua ikatan terletak di atas lingkup aksi ikatan pada dua bidang yang saling tegak lurus.
Keenam atom karbon dari molekul benzena siklik C 6 H 6 terletak pada bidang yang sama. Terdapat ikatan σ antara atom karbon pada bidang cincin; Setiap atom karbon mempunyai ikatan yang sama dengan atom hidrogen. Atom karbon menghabiskan tiga elektron untuk membuat ikatan ini. Awan elektron valensi keempat atom karbon, berbentuk angka delapan, terletak tegak lurus terhadap bidang molekul benzena. Setiap awan tersebut tumpang tindih secara merata dengan awan elektron atom karbon tetangganya. Dalam molekul benzena, tidak terbentuk tiga ikatan terpisah, tetapi sistem elektronik tunggal yang terdiri dari enam elektron, yang umum untuk semua atom karbon. Ikatan antara atom karbon dalam molekul benzena persis sama.
Contoh zat yang mempunyai ikatan kovalen
Ikatan kovalen sederhana menghubungkan atom-atom dalam molekul gas sederhana (H 2, Cl 2, dll) dan senyawa (H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl, dll). Senyawa dengan ikatan donor-akseptor - amonium NH 4 +, anion tetrafluoroborat BF 4 - dll. Senyawa dengan ikatan semipolar - dinitrogen oksida N 2 O, O - -PCl 3 +.
Kristal dengan ikatan kovalen bersifat dielektrik atau semikonduktor. Contoh khas kristal atom (atom yang saling berhubungan melalui ikatan kovalen (atom) adalah intan, germanium, dan silikon.
Satu satunya orang yang dikenal zat dengan contoh ikatan kovalen antara logam dan karbon adalah sianokobalamin yang dikenal dengan vitamin B12.
Ikatan ionik- ikatan kimia yang sangat kuat terbentuk antara atom-atom dengan perbedaan elektronegativitas yang besar (> 1,5 pada skala Pauling), di mana pasangan elektron yang sama ditransfer sepenuhnya ke atom dengan elektronegativitas yang lebih besar. Ini adalah daya tarik ion sebagai benda yang bermuatan berlawanan . Contohnya adalah senyawa CsF, yang “derajat ionisitasnya” adalah 97%. Mari kita perhatikan metode pembentukannya menggunakan natrium klorida NaCl sebagai contoh. Konfigurasi elektronik atom natrium dan klor dapat direpresentasikan sebagai: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 Kl 1s2 2s2 2p6 3s2 3р5. Ini adalah atom dengan tingkat energi yang tidak lengkap. Jelasnya, untuk melengkapinya, lebih mudah bagi atom natrium untuk melepaskan satu elektron daripada memperoleh tujuh elektron, dan bagi atom klor lebih mudah untuk memperoleh satu elektron daripada melepaskan tujuh elektron. Selama interaksi kimia, atom natrium melepaskan satu elektron sepenuhnya, dan atom klor menerimanya. Secara skematis dapat dituliskan sebagai berikut: Na. - l e -> Ion natrium Na+, kulit delapan elektron 1s2 2s2 2p6 yang stabil karena tingkat energi kedua. :Cl + 1е --> .Cl - ion klorin, kulit delapan elektron stabil. Timbul gaya tarik-menarik elektrostatis antara ion Na+ dan Cl- sehingga mengakibatkan terbentuknya suatu senyawa. Ikatan ionik adalah kasus ekstrim polarisasi ikatan kovalen polar. Terbentuk antara logam khas dan non logam. Dalam hal ini, elektron dari logam berpindah seluruhnya ke nonlogam. Ion terbentuk.
Jika ikatan kimia terbentuk antara atom-atom yang mempunyai perbedaan keelektronegatifan yang sangat besar (EO > 1,7 menurut Pauling), maka pasangan elektron yang sama akan berpindah seluruhnya ke atom dengan EO yang lebih tinggi. Akibat dari hal ini adalah terbentuknya senyawa yang terdiri dari ion-ion yang bermuatan berlawanan:
Terjadi tarik-menarik elektrostatik antara ion-ion yang dihasilkan, yang disebut ikatan ionik. Atau lebih tepatnya, tampilan ini nyaman. Faktanya, ikatan ionik antar atom dalam bentuk murninya tidak terjadi dimanapun atau hampir tidak terjadi dimanapun, pada kenyataannya, ikatan tersebut sebagian bersifat ionik dan sebagian lagi bersifat kovalen. Pada saat yang sama, ikatan ion molekul kompleks sering kali dianggap murni ionik. Perbedaan terpenting antara ikatan ionik dan jenis ikatan kimia lainnya adalah non-arah dan non-saturasi. Itulah sebabnya kristal yang terbentuk karena ikatan ionik tertarik pada berbagai kemasan padat ion-ion yang bersesuaian.
Karakteristik Senyawa tersebut memiliki kelarutan yang baik dalam pelarut polar (air, asam, dll). Hal ini terjadi karena bagian molekul yang bermuatan. Dalam hal ini, dipol pelarut tertarik ke ujung molekul yang bermuatan, dan akibatnya, gerak Brown, “merobek” molekul suatu zat menjadi beberapa bagian dan mengelilinginya, mencegahnya untuk terhubung kembali. Hasilnya adalah ion dikelilingi oleh dipol pelarut.
Ketika senyawa tersebut dilarutkan, energi biasanya dilepaskan, karena energi total ikatan ion pelarut yang terbentuk lebih besar daripada energi ikatan anion-kation. Pengecualian mencakup banyak garam asam sendawa(nitrat), yang menyerap panas ketika dilarutkan (larutan menjadi dingin). Fakta terakhir ini dijelaskan berdasarkan hukum-hukum yang diperhatikan dalam kimia fisika.
Gagasan pembentukan ikatan kimia menggunakan sepasang elektron milik kedua atom penghubung diungkapkan pada tahun 1916 oleh ahli kimia fisika Amerika J. Lewis.
Ikatan kovalen ada antara atom dalam molekul dan kristal. Ini terjadi baik antara atom yang identik (misalnya, dalam molekul H 2, Cl 2, O 2, dalam kristal berlian), dan antara atom yang berbeda(misalnya, dalam molekul H 2 O dan NH 3, dalam kristal SiC). Hampir semua ikatan dalam molekul senyawa organik bersifat kovalen (C-C, C-H, C-N, dll.).
Ada dua mekanisme pembentukan ikatan kovalen:
1) pertukaran;
2) donor-akseptor.
Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kovalenterletak pada kenyataan bahwa setiap atom penghubung menyediakan satu elektron tidak berpasangan untuk pembentukan pasangan elektron (ikatan) yang sama. Elektron atom yang berinteraksi harus memiliki spin yang berlawanan.
Mari kita perhatikan, misalnya, pembentukan ikatan kovalen dalam molekul hidrogen. Ketika atom hidrogen mendekat, awan elektronnya saling menembus, yang disebut awan elektron yang tumpang tindih (Gbr. 3.2), kerapatan elektron antar inti meningkat. Inti atom saling tarik menarik. Akibatnya energi sistem berkurang. Ketika atom-atom saling berdekatan, gaya tolak menolak inti atom meningkat. Oleh karena itu ada jarak optimal antar inti (panjang ikatan l), dimana sistem mempunyai energi minimal. Dalam keadaan ini, energi dilepaskan, yang disebut energi pengikat E St.
Beras. 3.2. Diagram awan elektron tumpang tindih selama pembentukan molekul hidrogen
Secara skematis, pembentukan molekul hidrogen dari atom dapat direpresentasikan sebagai berikut (titik berarti elektron, garis berarti sepasang elektron):
N + N→N: N atau N + N→N - N.
DI DALAM pandangan umum untuk molekul AB zat lain:
A + B = A: B.
Mekanisme donor-akseptor pembentukan ikatan kovalenterletak pada kenyataan bahwa satu partikel - donor - mewakili pasangan elektron untuk membentuk ikatan, dan partikel kedua - akseptor - mewakili orbital bebas:
SEBUAH: + B = SEBUAH: B.
akseptor donor
Mari kita perhatikan mekanisme pembentukan ikatan kimia pada molekul amonia dan ion amonium.
1. Pendidikan
Atom nitrogen memiliki dua elektron berpasangan dan tiga elektron tidak berpasangan pada tingkat energi terluar:
Atom hidrogen pada sublevel s memiliki satu elektron tidak berpasangan.
Dalam molekul amonia, elektron 2p atom nitrogen yang tidak berpasangan membentuk tiga pasangan elektron dengan elektron dari 3 atom hidrogen:
.
Dalam molekul NH 3, 3 ikatan kovalen terbentuk sesuai dengan mekanisme pertukaran.
2. Pembentukan ion kompleks – ion amonium.
NH 3 + HCl = NH 4 Cl atau NH 3 + H + = NH 4 +
Atom nitrogen tetap memiliki pasangan elektron bebas, yaitu dua elektron dengan spin antiparalel dalam satu orbital atom. Orbital atom ion hidrogen tidak mengandung elektron (orbital kosong). Ketika molekul amonia dan ion hidrogen saling mendekat, terjadi interaksi antara pasangan elektron bebas atom nitrogen dan orbital kosong ion hidrogen. Pasangan elektron bebas menjadi umum pada atom nitrogen dan hidrogen, dan ikatan kimia terjadi sesuai dengan mekanisme donor-akseptor. Atom nitrogen dari molekul amonia adalah donor, dan ion hidrogen adalah akseptor:
.
Perlu dicatat bahwa pada ion NH 4+ keempat ikatannya setara dan tidak dapat dibedakan oleh karena itu, pada ion, muatannya terdelokalisasi (tersebar) ke seluruh kompleks;
Contoh yang diberikan menunjukkan bahwa kemampuan suatu atom untuk membentuk ikatan kovalen ditentukan tidak hanya oleh satu elektron, tetapi juga oleh awan 2 elektron atau adanya orbital bebas.
Menurut mekanisme donor-akseptor, ikatan terbentuk pada senyawa kompleks: - ; 2+ ; 2- dll.
Ikatan kovalen mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
- saturasi;
- arah;
- polaritas dan polarisasi.
Ikatan kovalen(dari bahasa Latin “co” bersama-sama dan “vales” yang memiliki gaya) dilakukan karena pasangan elektron milik kedua atom. Terbentuk antara atom nonlogam.
Keelektronegatifan nonlogam cukup tinggi, sehingga selama interaksi kimia dua atom nonlogam, transfer elektron secara lengkap dari satu atom ke atom lainnya (seperti dalam kasus) tidak mungkin dilakukan. Dalam hal ini, penyatuan elektron diperlukan untuk menyelesaikannya.
Sebagai contoh, mari kita bahas interaksi atom hidrogen dan klor:
H 1s 1 - satu elektron
Kl 1s 2 2s 2 2 hal 6 3 hal 2 3 hal5 - tujuh elektron di tingkat terluar
Masing-masing dari dua atom kehilangan satu elektron agar memiliki kulit elektron terluar yang lengkap. Dan masing-masing atom terlepas penggunaan umum” satu elektron pada satu waktu. Dengan demikian, aturan oktet terpenuhi. Ini paling baik direpresentasikan menggunakan rumus Lewis:
Pembentukan ikatan kovalen
Elektron yang digunakan bersama sekarang menjadi milik kedua atom. Atom hidrogen mempunyai dua elektron (elektronnya sendiri dan elektron bersama dari atom klor), dan atom klor memiliki delapan elektron (elektronnya sendiri ditambah elektron bersama dari atom hidrogen). Kedua elektron bersama ini membentuk ikatan kovalen antara atom hidrogen dan klor. Partikel yang terbentuk dari ikatan dua atom disebut molekul.
Ikatan kovalen non polar
Ikatan kovalen juga dapat terbentuk antara keduanya identik atom. Misalnya:
Diagram ini menjelaskan mengapa hidrogen dan klor ada sebagai molekul diatomik. Berkat pemasangan dan pembagian dua elektron, aturan oktet untuk kedua atom dapat dipenuhi.
Selain ikatan tunggal, ikatan kovalen rangkap dua atau rangkap tiga juga dapat terbentuk, misalnya pada molekul oksigen O 2 atau nitrogen N 2. Atom nitrogen memiliki lima elektron valensi, sehingga diperlukan tiga elektron lagi untuk melengkapi kulitnya. Hal ini dicapai dengan berbagi tiga pasang elektron, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Senyawa kovalen biasanya berupa gas, cairan, atau padatan dengan titik leleh relatif rendah. Salah satu pengecualian yang jarang terjadi adalah berlian, yang meleleh di atas 3.500 °C. Hal ini dijelaskan oleh struktur intan, yang merupakan kisi kontinu dari atom karbon yang terikat secara kovalen, dan bukan kumpulan molekul individu. Faktanya, kristal berlian apa pun, berapapun ukurannya, merupakan sebuah molekul yang sangat besar.
Ikatan kovalen terjadi ketika elektron dari dua atom bukan logam bergabung. Struktur yang dihasilkan disebut molekul.
Ikatan kovalen polar
Dalam kebanyakan kasus, dua atom yang terikat secara kovalen memiliki berbeda keelektronegatifan dan elektron bersama tidak dimiliki oleh dua atom secara merata. Seringkali mereka lebih dekat ke satu atom dibandingkan dengan atom lainnya. Dalam molekul hidrogen klorida, misalnya, elektron yang membentuk ikatan kovalen letaknya lebih dekat dengan atom klor karena elektronegativitasnya lebih tinggi dibandingkan hidrogen. Namun, perbedaan kemampuan menarik elektron tidak cukup besar untuk terjadinya transfer elektron lengkap dari atom hidrogen ke atom klor. Oleh karena itu, ikatan antara atom hidrogen dan klor dapat dianggap sebagai persilangan antara ikatan ionik (transfer elektron lengkap) dan ikatan kovalen non-polar (susunan pasangan elektron yang simetris antara dua atom). Muatan parsial atom dilambangkan dengan huruf Yunani δ. Koneksi ini disebut kovalen polar ikatan, dan molekul hidrogen klorida dikatakan polar, yaitu memiliki ujung yang bermuatan positif (atom hidrogen) dan ujung yang bermuatan negatif (atom klor).
Tabel di bawah ini mencantumkan jenis-jenis ikatan utama dan contoh-contoh zat:
Mekanisme pertukaran dan donor-akseptor pembentukan ikatan kovalen
1) Mekanisme pertukaran. Setiap atom menyumbangkan satu elektron tidak berpasangan ke pasangan elektron yang sama.
2) Mekanisme donor-akseptor. Satu atom (donor) menyediakan pasangan elektron, dan atom lainnya (akseptor) menyediakan orbital kosong untuk pasangan tersebut.
Tidak ada teori terpadu tentang ikatan kimia; ikatan kimia secara konvensional dibagi menjadi kovalen (jenis ikatan universal), ionik (kasus khusus dari ikatan kovalen), logam dan hidrogen.
Ikatan kovalen
Pembentukan ikatan kovalen dimungkinkan melalui tiga mekanisme: pertukaran, donor-akseptor dan datif (Lewis).
Berdasarkan mekanisme pertukaran Pembentukan ikatan kovalen terjadi karena penggunaan bersama pasangan elektron yang sama. Dalam hal ini, setiap atom cenderung memperoleh cangkang gas inert, yaitu. memperoleh tingkat energi eksternal yang lengkap. Pembentukan ikatan kimia berdasarkan jenis pertukaran digambarkan menggunakan rumus Lewis, di mana setiap elektron valensi suatu atom diwakili oleh titik (Gbr. 1).
Beras. 1 Pembentukan ikatan kovalen pada molekul HCl melalui mekanisme pertukaran
Dengan berkembangnya teori struktur atom dan mekanika kuantum, pembentukan ikatan kovalen direpresentasikan sebagai tumpang tindih orbital elektron (Gbr. 2).
Beras. 2. Terbentuknya ikatan kovalen akibat tumpang tindih awan elektron
Semakin besar tumpang tindih orbital atom, semakin kuat ikatannya, semakin pendek panjang ikatannya, dan semakin besar energi ikatannya. Ikatan kovalen dapat dibentuk dengan tumpang tindih orbital yang berbeda. Akibat tumpang tindih orbital s-s, s-p, serta orbital d-d, p-p, d-p dengan lobus lateral, terjadilah pembentukan ikatan. Ikatan terbentuk tegak lurus terhadap garis yang menghubungkan inti 2 atom. Ikatan satu dan satu mampu membentuk ikatan kovalen ganda (ganda), yang merupakan ciri dari bahan organik golongan alkena, alkadiena, dsb. Ikatan satu dan dua membentuk ikatan kovalen rangkap tiga, ciri-ciri zat organik golongan alkuna (asetilen).
Pembentukan ikatan kovalen dengan mekanisme donor-akseptor Mari kita lihat contoh kation amonium:
NH 3 + H + = NH 4 +
7 N 1s 2 2s 2 2p 3
Atom nitrogen memiliki pasangan elektron bebas (elektron yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan kimia di dalam molekul), dan kation hidrogen memiliki orbital bebas, sehingga masing-masing merupakan donor dan akseptor elektron.
Mari kita perhatikan mekanisme datif pembentukan ikatan kovalen dengan menggunakan contoh molekul klorin.
17 Kl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Atom klor memiliki pasangan elektron bebas dan orbital kosong, sehingga dapat menunjukkan sifat donor dan akseptor. Oleh karena itu, ketika molekul klor terbentuk, satu atom klor bertindak sebagai donor dan atom lainnya sebagai akseptor.
Utama ciri-ciri ikatan kovalen adalah: saturasi (ikatan jenuh terbentuk ketika sebuah atom mengikat elektron sebanyak yang dimungkinkan oleh kemampuan valensinya; ikatan tak jenuh terbentuk ketika jumlah elektron yang terikat lebih kecil dari kemampuan valensi atom); arah (nilai ini terkait dengan geometri molekul dan konsep "sudut ikatan" - sudut antar ikatan).
Ikatan ionik
Tidak ada senyawa dengan ikatan ionik murni, meskipun ini dipahami sebagai keadaan ikatan kimia atom di mana lingkungan elektronik atom yang stabil tercipta ketika kerapatan elektron total ditransfer sepenuhnya ke atom unsur yang lebih elektronegatif. Ikatan ion hanya mungkin terjadi antara atom unsur elektronegatif dan elektropositif yang berada dalam keadaan ion bermuatan berlawanan - kation dan anion.
DEFINISI
Ion adalah partikel bermuatan listrik yang dibentuk oleh pelepasan atau penambahan elektron ke atom.
Ketika mentransfer elektron, atom logam dan nonlogam cenderung membentuk konfigurasi kulit elektron yang stabil di sekitar intinya. Atom non-logam menciptakan cangkang gas inert berikutnya di sekitar intinya, dan atom logam menciptakan cangkang gas inert sebelumnya (Gbr. 3).
Beras. 3. Pembentukan ikatan ion menggunakan contoh molekul natrium klorida
Molekul yang ikatan ionnya ada dalam bentuk murninya ditemukan dalam keadaan uap suatu zat. Ikatan ioniknya sangat kuat, sehingga zat dengan ikatan ini memiliki titik leleh yang tinggi. Tidak seperti ikatan kovalen, ikatan ionik tidak dicirikan oleh arah dan kejenuhan Medan listrik, yang diciptakan oleh ion, bertindak sama terhadap semua ion karena simetri bola.
Sambungan logam
Ikatan logam hanya terjadi pada logam - ini adalah interaksi yang menyatukan atom-atom logam dalam satu kisi. Hanya elektron valensi atom logam yang termasuk dalam seluruh volumenya yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan. Dalam logam, elektron terus-menerus dilepaskan dari atom dan berpindah ke seluruh massa logam. Atom logam, yang kekurangan elektron, berubah menjadi ion bermuatan positif, yang cenderung menerima elektron yang bergerak. Proses yang berkesinambungan ini membentuk apa yang disebut “gas elektron” di dalam logam, yang dengan kuat mengikat semua atom logam menjadi satu (Gbr. 4).
Ikatan logamnya kuat, sehingga logam mempunyai ciri khas panas pencairan, dan kehadiran " gas elektron"memberikan kelenturan dan keuletan logam.
Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen adalah interaksi antarmolekul yang spesifik, karena kemunculan dan kekuatannya bergantung pada sifat kimia zat. Ini terbentuk antara molekul di mana atom hidrogen terikat pada atom dengan elektronegativitas tinggi (O, N, S). Terjadinya ikatan hidrogen bergantung pada dua alasan: pertama, atom hidrogen yang terikat pada atom elektronegatif tidak memiliki elektron dan dapat dengan mudah bergabung ke dalam awan elektron atom lain, dan kedua, memiliki orbital s valensi, yaitu atom hidrogen mampu menerima pasangan elektron bebas dari atom elektronegatif dan membentuk ikatan dengannya melalui mekanisme donor-akseptor.
