الرابطة الكيميائية التساهميةيحدث بين الذرات ذات القيم المتقاربة أو المتساوية للسلبية الكهربية. لنفترض أن الكلور والهيدروجين يميلان إلى أخذ الإلكترونات واتخاذ بنية أقرب غاز نبيل ، فلن يتخلى أي منهما عن إلكترون للآخر. كيف هم متصلون على أي حال؟ الأمر بسيط - سوف يتشاركون مع بعضهم البعض ، يتم تكوين زوج إلكترون مشترك.

فكر الآن في السمات المميزة للرابطة التساهمية.

على عكس المركبات الأيونية ، ترتبط جزيئات المركبات التساهمية ببعضها البعض بواسطة "قوى بين الجزيئات" ، وهي أضعف بكثير من الروابط الكيميائية. في هذا الصدد ، فإن الرابطة التساهمية مميزة التشبع- تكوين عدد محدود من السندات.

من المعروف أن المدارات الذرية موجهة في الفضاء بطريقة معينة ، لذلك عندما تتشكل الرابطة ، يحدث تداخل السحب الإلكترونية في اتجاه معين. أولئك. تتحقق خاصية الرابطة التساهمية مثل اتجاه.

إذا تم تشكيل الرابطة التساهمية في جزيء من ذرات أو ذرات متطابقة مع كهربية متساوية ، فإن هذه الرابطة ليس لها قطبية ، أي أن كثافة الإلكترون يتم توزيعها بشكل متماثل. تسمى الرابطة التساهمية اللاقطبية ( H 2 ، Cl 2 ، O 2 ). يمكن أن تكون السندات مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية.

إذا اختلفت كهرسلبية الذرات ، فعندما تتحد ، تتوزع كثافة الإلكترون بشكل غير متساو بين الذرات والأشكال الرابطة القطبية التساهمية(HCl ، H 2 O ، CO) ، يمكن أن يكون تعددها مختلفًا أيضًا. عندما يتشكل هذا النوع من الروابط ، تكتسب الذرة الأكثر كهرسلبية شحنة سالبة جزئية ، وتكتسب الذرة ذات القدرة الكهربية المنخفضة شحنة موجبة جزئية (δ- و δ +). يتم تشكيل ثنائي القطب الكهربائي ، حيث توجد شحنات الإشارة المعاكسة على مسافة معينة من بعضها البعض. يتم استخدام العزم ثنائي القطب كمقياس لقطبية السندات:

يصبح قطبية المركب أكثر وضوحًا ، وكلما زادت العزم ثنائي القطب. ستكون الجزيئات غير قطبية إذا كانت العزم ثنائي القطب صفرًا.

فيما يتعلق بالميزات المذكورة أعلاه ، يمكن استنتاج أن المركبات التساهمية متقلبة ولها نقاط انصهار وغليان منخفضة. لا يمكن للتيار الكهربائي المرور عبر هذه الوصلات ، وبالتالي فهي موصلات ضعيفة وعوازل جيدة. عندما يتم تطبيق الحرارة ، تشتعل العديد من المركبات المرتبطة تساهميًا. بالنسبة للجزء الأكبر ، هذه هي الهيدروكربونات ، وكذلك الأكاسيد والكبريتيدات والهاليدات غير الفلزية والمعادن الانتقالية.

فئات ،

لا توجد نظرية موحدة للترابط الكيميائي ؛ تنقسم الرابطة الكيميائية بشكل مشروط إلى تساهمية (نوع عالمي من الرابطة) ، وأيونية (حالة خاصة من الرابطة التساهمية) ، ومعدنية وهيدروجين.

الرابطة التساهمية

يمكن تكوين الرابطة التساهمية من خلال ثلاث آليات: التبادل ، متلقي المانح و dative (لويس).

وفق آلية التبادليحدث تكوين الرابطة التساهمية بسبب التنشئة الاجتماعية لأزواج الإلكترونات الشائعة. في هذه الحالة ، تميل كل ذرة إلى الحصول على غلاف غاز خامل ، أي الحصول على مستوى الطاقة الخارجية المكتمل. يتم تصوير تكوين رابطة كيميائية من نوع التبادل باستخدام صيغ لويس ، حيث يتم تمثيل كل إلكترون تكافؤ للذرة بالنقاط (الشكل 1).

أرز. 1 تكوين رابطة تساهمية في جزيء حمض الهيدروكلوريك بواسطة آلية التبادل

مع تطور نظرية بنية الذرة وميكانيكا الكم ، يتم تمثيل تكوين الرابطة التساهمية كتراكب للمدارات الإلكترونية (الشكل 2).

أرز. 2. تكوين رابطة تساهمية نتيجة تداخل السحب الإلكترونية

كلما زاد تداخل المدارات الذرية ، زادت قوة الرابطة ، وكلما كان طول الرابطة أقصر وزادت طاقتها. يمكن تكوين رابطة تساهمية عن طريق تداخل مدارات مختلفة. نتيجة لتداخل المدارات s-s و s-p ، وكذلك مدارات d-d و p-p و d-p بواسطة الفصوص الجانبية ، يتم تكوين رابطة. عموديًا على الخط الذي يربط بين نوى ذرتين ، يتم تكوين رابطة. الروابط الأحادية والثانية قادرة على تكوين رابطة تساهمية متعددة (مزدوجة) ، مميزة للمواد العضوية من فئة الألكينات ، والكادين ، وما إلى ذلك. تشكل الروابط الواحدة والثنائية رابطة تساهمية متعددة (ثلاثية) ، مميزة للعضوية مواد من فئة الألكينات (الأسيتلين).

تكوين رابطة تساهمية آلية المتبرع المتلقيضع في اعتبارك مثال كاتيون الأمونيوم:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

تحتوي ذرة النيتروجين على زوج وحيد من الإلكترونات (إلكترونات لا تشارك في تكوين روابط كيميائية داخل الجزيء) ، وكاتيون الهيدروجين له مدار حر ، لذلك فهي متبرع ومقبول للإلكترون ، على التوالي.

دعونا نفكر في آلية الجر لتشكيل رابطة تساهمية باستخدام مثال جزيء الكلور.

17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

تحتوي ذرة الكلور على زوج وحيد من الإلكترونات ومدارات شاغرة ، لذلك يمكن أن تظهر خصائص كل من المتبرع والمقبل. لذلك ، عندما يتشكل جزيء الكلور ، تعمل ذرة كلور كمانح ، والأخرى كمستقبل.

رئيسي خصائص الرابطة التساهميةهي: التشبع (تتشكل الروابط المشبعة عندما تعلق الذرة العديد من الإلكترونات بنفسها بقدر ما تسمح به قدرات التكافؤ ؛ وتتشكل الروابط غير المشبعة عندما يكون عدد الإلكترونات المتصلة أقل من قدرات التكافؤ للذرة) ؛ الاتجاهية (ترتبط هذه القيمة بهندسة الجزيء ومفهوم "زاوية التكافؤ" - الزاوية بين الروابط).

الرابطة الأيونية

لا توجد مركبات برابطة أيونية نقية ، على الرغم من أن هذا يُفهم على أنه حالة ذرات مرتبطة كيميائيًا يتم فيها إنشاء بيئة إلكترونية مستقرة للذرة مع الانتقال الكامل لكثافة الإلكترون الكلية إلى ذرة عنصر أكثر كهرسلبية. . الترابط الأيوني ممكن فقط بين ذرات العناصر الكهربية والإلكتروبوسيدية الموجودة في حالة أيونات مشحونة معاكسة - الكاتيونات والأنيونات.

تعريف

أيونتسمى الجسيمات المشحونة كهربائيًا والتي تتكون عن طريق فصل أو ربط إلكترون بذرة.

عند نقل الإلكترون ، تميل ذرات المعادن وغير المعدنية إلى تكوين تكوين ثابت لقشرة الإلكترون حول نواتها. تخلق الذرة غير المعدنية غلافًا من الغاز الخامل اللاحق حول قلبها ، وتخلق الذرة المعدنية غلافًا من الغاز الخامل السابق (الشكل 3).

أرز. 3. تكوين رابطة أيونية باستخدام مثال جزيء كلوريد الصوديوم

توجد الجزيئات التي توجد فيها الرابطة الأيونية في شكلها النقي في حالة بخار مادة ما. الرابطة الأيونية قوية جدًا ، فيما يتعلق بهذا ، فإن المواد التي تحمل هذه الرابطة لها نقطة انصهار عالية. على عكس الروابط التساهمية ، لا تتميز الروابط الأيونية بالاتجاهية والتشبع ، لأن المجال الكهربائي الناتج عن الأيونات يعمل بالتساوي على جميع الأيونات بسبب التناظر الكروي.

رابطة معدنية

يتم تحقيق الرابطة المعدنية فقط في المعادن - وهذا تفاعل يحمل ذرات المعدن في شبكة واحدة. فقط إلكترونات التكافؤ لذرات المعدن ، والتي تنتمي إلى حجمها الكامل ، تشارك في تكوين الرابطة. في المعادن ، تنفصل الإلكترونات باستمرار عن الذرات التي تتحرك عبر كتلة المعدن. تتحول ذرات المعادن ، الخالية من الإلكترونات ، إلى أيونات موجبة الشحنة ، والتي تميل إلى أخذ الإلكترونات المتحركة نحوها. تشكل هذه العملية المستمرة ما يسمى بـ "غاز الإلكترون" داخل المعدن ، والذي يربط بقوة جميع ذرات المعدن معًا (الشكل 4).

الرابطة المعدنية قوية ، لذلك تتميز المعادن بنقطة انصهار عالية ، ووجود "غاز الإلكترون" يعطي المعادن قابلية للتطويل والليونة.

رابطة الهيدروجين

الرابطة الهيدروجينية هي تفاعل محدد بين الجزيئات ، لأن يعتمد حدوثه وقوته على الطبيعة الكيميائية للمادة. يتكون بين جزيئات ترتبط فيها ذرة الهيدروجين بذرة ذات كهرسلبية عالية (O ، N ، S). يعتمد حدوث الرابطة الهيدروجينية على سببين ، أولاً ، أن ذرة الهيدروجين المرتبطة بذرة كهربية لا تحتوي على إلكترونات ويمكن بسهولة إدخالها في السحب الإلكترونية للذرات الأخرى ، وثانيًا ، وجود تكافؤ مداري ، وهو الهيدروجين الذرة قادرة على قبول إلكترونات زوج وحيد من ذرة كهربية وتشكيل رابطة معها بواسطة آلية متقبل المانح.

هناك أربعة أنواع رئيسية من الروابط الكيميائية:

1. الرابطة التساهميةنفذتها أزواج الإلكترون المشتركة.يتم تشكيلها في نتيجة تداخل السحب الإلكترونية (المدارات) للذرات غير المعدنية.كلما زاد تداخل السحب الإلكترونية ، زادت قوة الرابطة الكيميائية. يمكن أن تكون الرابطة التساهمية قطبية أو غير قطبية. تساهمية غير قطبيةالإتصاليحدث بين ذرات من نفس الأنواع التي لها نفس الكهربية. (الكهربية هي خاصية الذرات لجذب الإلكترونات إلى نفسها). على سبيل المثال ، يمكن توضيح تكوين جزيء الهيدروجين من خلال الرسم التخطيطي:

ح . + . ح = ح ( : ) H H 2

أو H. . + . ح = ح ح

وبالمثل ، تتشكل الجزيئات O 2 ، Cl 2 ، N 2 ، F 2 ، إلخ.

الرابطة التساهمية غير القطبية متماثلة. تنتمي سحابة الإلكترون المكونة من زوج إلكترون مشترك (مشترك) إلى ذرتين بالتساوي.

التساهمية القطبيةالإتصاليحدث بين الذرات التي تختلف سلبيتها الكهربية ، ولكن بشكل طفيف فقط. في هذه الحالة ، يتحول زوج الإلكترون الشائع نحو عنصر كهرسلبي أكثر ، على سبيل المثال ، عندما يتشكل جزيء كلوريد الهيدروجين ، تتحول سحابة الإلكترون للرابطة نحو ذرة الكلور. بسبب هذا الإزاحة ، تكتسب ذرة الكلور شحنة سالبة جزئية ، وتكتسب ذرة الهيدروجين شحنة موجبة جزئية ، ويكون الجزيء الناتج قطبيًا.

H + Cl = H Cl H → Cl HCl

تتشكل الجزيئات HBr و HI و HF و H 2 O و CH 4 وما إلى ذلك بشكل مشابه.

روابط تساهميةهناك غير مرتبطة(يتم تنفيذه بواسطة زوج إلكترون مشترك واحد) ، مزدوج(ينفذ من قبل اثنين من أزواج الإلكترون المشتركة) ، ثلاثي(يتم تنفيذه بواسطة ثلاثة أزواج إلكترونية مشتركة). على سبيل المثال ، يحتوي الإيثان على جميع الروابط الفردية ، ويحتوي الإيثيلين على رابطة مزدوجة ، ويحتوي الأسيتيلين على رابطة ثلاثية.

الإيثان: CH 3-CH 3 الإيثيلين: CH 2 \ u003d CH 2 الأسيتيلين: CH ≡ CH

2. الرابطة الأيونيةيحدث في المركبات المكونة من ذرات العناصر التي تختلف اختلافًا كبيرًا في الكهربية ، أي بخصائص معاكسة بشكل حاد (الذرات المعدنية وغير المعدنية). الأيونات عبارة عن جسيمات مشحونة تتحول إليها الذرات نتيجة ارتداد أو ارتباط الإلكترونات.

تتكون الرابطة الأيونية بسبب التجاذب الكهروستاتيكي للأيونات ذات الشحنة المعاكسة.على سبيل المثال ، تتحول ذرة الصوديوم ، التي تتبرع بإلكترونها ، إلى أيون موجب الشحنة ، وتتحول ذرة الكلور ، بقبول هذا الإلكترون ، إلى أيون سالب الشحنة. بسبب التجاذب الكهروستاتيكي بين أيونات الصوديوم والكلور ، تنشأ رابطة أيونية:

Na + Cl Na + + Cl - Na + Cl -

توجد جزيئات كلوريد الصوديوم فقط في حالة البخار. في الحالة الصلبة (البلورية) ، تتكون المركبات الأيونية من أيونات موجبة وسالبة مرتبة بانتظام. لا توجد جزيئات في هذه الحالة.

يمكن اعتبار الرابطة الأيونية حالة متطرفة للرابطة التساهمية.

3. السندات المعدنيةموجود في المعادن والسبائك. يتم إجراؤه بسبب التجاذب بين أيونات المعادن والإلكترونات الاجتماعية (وهي إلكترونات تكافؤ تركت مداراتها وتتحرك في جميع أنحاء قطعة المعدن بين الأيونات - "غاز الإلكترون").

4. رابطة الهيدروجين- هذا نوع من الرابطة التي تحدث بين ذرة الهيدروجين لجزيء واحد ، والتي لها شحنة موجبة جزئية ، والذرة الكهربية للجزيء الآخر أو نفس الجزيء. يمكن أن تكون الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات وداخل الجزيئات. HF… HF… HF. يُرمز إليها بالنقاط. أضعف من التساهمية.

يخبرنا هذا المقال عن ماهية الرابطة التساهمية غير القطبية. وصفت خصائصه ، أنواع الذرات التي يتكون منها. يظهر مكان الرابطة التساهمية بين الأنواع الأخرى من المركبات الذرية.

الفيزياء أم الكيمياء؟

توجد مثل هذه الظاهرة في المجتمع: جزء من مجموعة متجانسة يعتبر الآخر أقل ذكاء ، وأكثر خرقاء. على سبيل المثال ، يضحك البريطانيون على الإيرلنديين ، والموسيقيين الذين يعزفون على الأوتار - على عازفي التشيلو ، وسكان روسيا - على ممثلي مجموعة تشوكشي العرقية. لسوء الحظ ، العلم ليس استثناءً: يعتبر الفيزيائيون الكيميائيين علماء من الدرجة الثانية. ومع ذلك ، فإنهم يفعلون ذلك دون جدوى: في بعض الأحيان يكون من الصعب للغاية الفصل بين مكان وجود الفيزياء والكيمياء. يمكن أن يكون مثل هذا المثال طرقًا لربط الذرات في مادة ما (على سبيل المثال ، رابطة تساهمية غير قطبية): بنية الذرة هي فيزياء لا لبس فيها ، وإنتاج كبريتيد الحديد من الحديد والكبريت بخصائص تختلف عن كليهما. Fe و S عبارة عن كيمياء تمامًا ، ولكن إليكم كيفية الحصول على تركيبة متجانسة من ذرتين مختلفتين - لا واحدة ولا الأخرى. هذا شيء بينهما ، ولكن تقليديا يتم دراسة علم الروابط كفرع من فروع الكيمياء.

المستويات الإلكترونية

يتم تحديد عدد وترتيب الإلكترونات في الذرة من خلال أربعة أرقام كمية: أساسي ، ومداري ، ومغناطيسي ، ودوران. لذلك ، وفقًا لتجميع كل هذه الأرقام ، لا يوجد سوى إلكترونين من النوع s في المدار الأول ، وإلكترونان من الإلكترونات s وستة إلكترونات p في المدار الثاني ، وهكذا. مع زيادة شحنة النواة ، يزداد عدد الإلكترونات أيضًا ، مما يملأ المزيد والمزيد من المستويات الجديدة. يتم تحديد الخصائص الكيميائية للمادة من خلال عدد الإلكترونات الموجودة في غلاف ذراتها وأيها. تتشكل الرابطة التساهمية ، القطبية وغير القطبية ، إذا كان هناك إلكترون حر واحد في المدارات الخارجية لذرتين.

تكوين رابطة تساهمية

بادئ ذي بدء ، تجدر الإشارة إلى أنه من الخطأ قول "مدار" و "موضع" فيما يتعلق بالإلكترونات في غلاف الإلكترون للذرات. وفقًا لمبدأ Heisenberg ، من المستحيل تحديد الموقع الدقيق للجسيم الأولي. في هذه الحالة ، سيكون من الأصح الحديث عن سحابة إلكترونية ، كما لو كانت "ملطخة" حول النواة على مسافة معينة. لذلك ، إذا كانت ذرتان (أحيانًا متشابهة ، وأحيانًا عناصر كيميائية مختلفة) تحتويان على إلكترون حر واحد لكل منهما ، فيمكنهما دمجهما في مدار مشترك. وهكذا ، ينتمي كلا الإلكترونين إلى ذرتين في وقت واحد. بهذه الطريقة ، على سبيل المثال ، يتم تكوين رابطة تساهمية غير قطبية.

خصائص الروابط التساهمية

هناك أربع خصائص للرابطة التساهمية: الاتجاهية ، والتشبع ، والقطبية ، والاستقطاب. اعتمادًا على جودتها ، ستتغير الخصائص الكيميائية للمادة الناتجة: يُظهر التشبع عدد الروابط التي تستطيع هذه الذرة تكوينها ، ويظهر الاتجاه الزاوية بين الروابط ، ويتم تعيين الاستقطاب من خلال تحول الكثافة نحو أحد المشاركين في الرابطة. من ناحية أخرى ، ترتبط القطبية بمفهوم مثل الكهربية ، وتشير إلى كيفية اختلاف الرابطة التساهمية غير القطبية عن الرابطة القطبية. بشكل عام ، الكهربية للذرة هي القدرة على جذب (أو صد) إلكترونات الجيران في الجزيئات المستقرة. على سبيل المثال ، أكثر العناصر الكيميائية كهرسلبية هي الأكسجين والنيتروجين والفلور والكلور. إذا كانت الكهربية لذرتين مختلفتين هي نفسها ، تظهر رابطة تساهمية غير قطبية. يحدث هذا غالبًا إذا تم دمج ذرتين من نفس المادة الكيميائية في جزيء ، على سبيل المثال H 2 ، N 2 ، Cl 2. لكن هذا ليس هو الحال بالضرورة: في جزيئات PH 3 ، تكون الرابطة التساهمية أيضًا غير قطبية.

الماء والكريستال والبلازما

في الطبيعة ، هناك عدة أنواع من الروابط: الهيدروجين ، المعدني ، التساهمي (قطبي ، غير قطبي) ، أيوني. يتم توفير الاتصال من خلال هيكل غلاف الإلكترون غير المعبأ ويحدد كلاً من بنية وخصائص المادة. كما يوحي الاسم ، توجد الرابطة المعدنية فقط في بلورات بعض المواد الكيميائية. إنه نوع الرابطة بين ذرات المعدن الذي يحدد قدرتها على توصيل التيار الكهربائي. في الواقع ، تم بناء الحضارة الحديثة على هذا العقار. الماء ، أهم مادة للإنسان ، هو نتيجة الترابط التساهمي بين ذرة أكسجين واثنين من ذرات الهيدروجين. تحدد الزاوية بين هذين التقاطعين الخصائص الفريدة للماء. العديد من المواد ، بالإضافة إلى الماء ، لها خصائص مفيدة فقط لأن ذراتها مرتبطة برابطة تساهمية (قطبية وغير قطبية). غالبًا ما يوجد الترابط الأيوني في البلورات. أكثر الخصائص التي تكشف عن خصائص الليزر المفيدة. الآن هم مختلفون: مع سائل عامل على شكل غاز ، سائل ، حتى صبغة عضوية. لكن ليزر الحالة الصلبة لا يزال لديه النسبة المثلى للطاقة والحجم والتكلفة. ومع ذلك ، فإن الرابطة الكيميائية التساهمية غير القطبية ، مثل الأنواع الأخرى من تفاعل الذرات في الجزيئات ، متأصلة في المواد في ثلاث حالات من التجميع: صلبة ، سائلة ، غازية. بالنسبة للحالة الرابعة لتجميع المادة ، وهي البلازما ، لا معنى للحديث عن اتصال. في الواقع ، إنه غاز مسخن بدرجة عالية من التأين. ومع ذلك ، في حالة البلازما يمكن أن توجد جزيئات من المواد الصلبة في ظل الظروف العادية - المعادن ، الهالوجينات ، إلخ. من الجدير بالذكر أن هذه الحالة الكلية للمادة تحتل الحجم الأكبر من الكون: النجوم والسدم وحتى الفضاء بين النجوم هي مزيج من أنواع مختلفة من البلازما. أصغر الجزيئات التي يمكنها اختراق الألواح الشمسية لأقمار الاتصالات وتعطيل نظام GPS هي بلازما مغبرة منخفضة الحرارة. وهكذا ، فإن العالم المألوف للناس ، والذي من المهم فيه معرفة نوع الترابط الكيميائي للمواد ، هو جزء صغير جدًا من الكون من حولنا.

أرز. 2.1.يترافق تكوين الجزيئات من الذرات إعادة توزيع إلكترونات مدارات التكافؤويؤدي إلى اكتساب الطاقةلأن طاقة الجزيئات أقل من طاقة الذرات غير المتفاعلة. يوضح الشكل مخططًا لتكوين رابطة كيميائية تساهمية غير قطبية بين ذرات الهيدروجين.

§2 الرابطة الكيميائية

في ظل الظروف العادية ، تكون الحالة الجزيئية أكثر استقرارًا من الحالة الذرية. (الشكل 2.1). يكون تكوين الجزيئات من الذرات مصحوبًا بإعادة توزيع الإلكترونات في مدارات التكافؤ ويؤدي إلى زيادة الطاقة ، لأن طاقة الجزيئات أقل من طاقة الذرات غير المتفاعلة(الملحق 3). تلقت القوى التي تحمل الذرات في الجزيئات اسمًا عامًا رابطة كيميائية.

يتم تنفيذ الرابطة الكيميائية بين الذرات بواسطة إلكترونات التكافؤ ولها طبيعة كهربائية . هناك أربعة أنواع رئيسية من الترابط الكيميائي: تساهمية,أيوني،فلزو هيدروجين.

1 الرابطة التساهمية

تسمى الرابطة الكيميائية التي تنفذها أزواج الإلكترونات بالذرية أو التساهمية. . تسمى المركبات ذات الروابط التساهمية الذرية أو التساهمية. .

عند حدوث الرابطة التساهمية ، يحدث تداخل في سحب الإلكترون من الذرات المتفاعلة ، مصحوبًا بإطلاق الطاقة (الشكل 2.1). في هذه الحالة ، تنشأ سحابة ذات كثافة شحنة سالبة متزايدة بين نوى ذرية موجبة الشحنة. بسبب تأثير قوى التجاذب كولوم بين الشحنات المعاكسة ، فإن الزيادة في كثافة الشحنة السالبة تفضل اقتراب النوى.

الرابطة التساهمية تتكون من إلكترونات غير متزاوجة في الأغلفة الخارجية للذرات . في هذه الحالة ، تتشكل الإلكترونات ذات الدوران المعاكس زوج الإلكترون(الشكل 2.2) ، مشترك بين الذرات المتفاعلة. إذا نشأت رابطة تساهمية واحدة بين الذرات (زوج إلكترون مشترك واحد) ، عندئذٍ يطلق عليها مفردة ، ثنائية ، مزدوجة ، إلخ.

الطاقة مقياس لقوة الرابطة الكيميائية. هتنفق sv على تدمير الرابطة (زيادة الطاقة أثناء تكوين مركب من الذرات الفردية). عادة ما يتم قياس هذه الطاقة لكل 1 مول موادويتم التعبير عنها بالكيلوجول لكل مول (kJ ∙ mol -1). تتراوح طاقة الرابطة التساهمية المفردة بين 200-2000 كيلو جول مول -1.

أرز. 2.2.الرابطة التساهمية هي النوع الأكثر عمومية من الروابط الكيميائية التي تحدث بسبب التنشئة الاجتماعية لزوج الإلكترون من خلال آلية التبادل. (أ)، عندما تزود كل ذرة متفاعلة إلكترونًا واحدًا ، أو من خلال آلية المتبرع المتلقي (ب)عندما يتم مشاركة زوج الإلكترون من قبل ذرة (متبرع) إلى ذرة أخرى (متقبل).

الرابطة التساهمية لها خصائص الشبع و التركيز . يُفهم تشبع الرابطة التساهمية على أنه قدرة الذرات على تكوين عدد محدود من الروابط مع جيرانها ، يحددها عدد إلكترونات التكافؤ غير المزاوجة. يعكس اتجاه الرابطة التساهمية حقيقة أن القوى التي تمسك الذرات بالقرب من بعضها البعض يتم توجيهها على طول الخط المستقيم الذي يربط بين النوى الذرية. بجانب، يمكن أن تكون الرابطة التساهمية قطبية أو غير قطبية .

متي الغير قطبيفي الرابطة التساهمية ، يتم توزيع سحابة إلكترونية مكونة من زوج مشترك من الإلكترونات في الفضاء بشكل متماثل فيما يتعلق بنوى كلتا الذرتين. تتكون الرابطة التساهمية غير القطبية بين ذرات المواد البسيطة ، على سبيل المثال ، بين ذرات متطابقة من الغازات التي تشكل جزيئات ثنائية الذرة (O 2 ، H 2 ، N 2 ، Cl 2 ، إلخ).

متي قطبييتم تحويل الرابطة السحابية الإلكترونية للرابطة التساهمية إلى إحدى الذرات. يعتبر تكوين الرابطة التساهمية القطبية بين الذرات من سمات المواد المعقدة. يمكن استخدام جزيئات المركبات غير العضوية المتطايرة كمثال: HCl ، H 2 O ، NH 3 ، إلخ.

درجة إزاحة سحابة الإلكترون الشائعة إلى إحدى الذرات أثناء تكوين رابطة تساهمية (درجة قطبية السند ) يتم تحديدها بشكل أساسي من خلال شحنة النوى الذرية ونصف قطر الذرات المتفاعلة .

كلما زادت شحنة النواة الذرية ، زادت قوة جذبها لسحابة من الإلكترونات. في الوقت نفسه ، كلما زاد نصف القطر الذري ، كلما كانت الإلكترونات الخارجية أضعف بالقرب من النواة الذرية. يتم التعبير عن التأثير التراكمي لهذين العاملين في القدرة المختلفة للذرات المختلفة على "سحب" سحابة الروابط التساهمية تجاه نفسها.

تسمى قدرة الذرة في الجزيء على جذب الإلكترونات لنفسها بالسلبية الكهربية. . وهكذا ، تميز الكهربية قدرة الذرة على استقطاب الرابطة التساهمية: كلما زادت الطاقة الكهربية للذرة ، كلما تحولت السحابة الإلكترونية للرابطة التساهمية نحوها .

تم اقتراح عدد من الطرق لتحديد القدرة الكهربية. في الوقت نفسه ، فإن الطريقة التي اقترحها الكيميائي الأمريكي روبرت إس موليكين ، الذي حدد الكهربية الكهربية  الذرة نصف مجموع طاقتها ه هتقاربات الإلكترون والطاقة ه أناتأين الذرة:

. (2.1)

طاقة التأينمن الذرة تسمى الطاقة التي يجب إنفاقها من أجل "تمزيق" إلكترون منها وإزالتها إلى مسافة غير محدودة. يتم تحديد طاقة التأين عن طريق تأين الذرات أو عن طريق قصف الذرات بالإلكترونات المتسارعة في مجال كهربائي. تسمى تلك القيمة الأصغر لطاقة الفوتونات أو الإلكترونات ، والتي تصبح كافية لتأين الذرات ، طاقة التأين الخاصة بهم. ه أنا. عادة ما يتم التعبير عن هذه الطاقة في إلكترون فولت (eV): 1 eV = 1.610 -19 J.

الذرات هي الأكثر استعدادًا للتخلي عن إلكتروناتها الخارجية. المعادن، والتي تحتوي على عدد صغير من الإلكترونات غير المزدوجة (1 أو 2 أو 3) على الغلاف الخارجي. هذه الذرات لديها أقل طاقة تأين. وبالتالي ، يمكن أن تكون قيمة طاقة التأين بمثابة مقياس لمعدنية العنصر الأكبر أو الأصغر: فكلما انخفضت طاقة التأين ، يجب التعبير عن الأقوى فلزالخصائصعنصر.

في نفس المجموعة الفرعية للنظام الدوري لعناصر DI Mendeleev ، مع زيادة في العدد الترتيبي للعنصر ، تنخفض طاقة التأين الخاصة به (الجدول 2.1) ، والذي يرتبط بزيادة في نصف القطر الذري (الجدول 1.2) ، و ، وبالتالي ، مع إضعاف رابطة الإلكترونات الخارجية مع اللب. بالنسبة لعناصر نفس الفترة ، تزداد طاقة التأين مع زيادة الرقم التسلسلي. ويرجع ذلك إلى انخفاض نصف القطر الذري وزيادة الشحنة النووية.

طاقة ه ه، والذي يتم إطلاقه عندما يتصل الإلكترون بذرة حرة ، يسمى الإلكترون تقارب(معبر عنه أيضًا في eV). يتم تفسير إطلاق (بدلاً من امتصاص) الطاقة عند توصيل إلكترون مشحون ببعض الذرات المحايدة من خلال حقيقة أن الذرات ذات الأصداف الخارجية المملوءة هي الأكثر استقرارًا في الطبيعة. لذلك ، بالنسبة للذرات التي تكون فيها هذه الأصداف "فارغة قليلاً" (أي 1 ، 2 ، أو 3 إلكترونات مفقودة قبل الملء) ، من المفيد بقوة ربط الإلكترونات بأنفسها ، وتحويلها إلى أيونات سالبة الشحنة 1. تشمل هذه الذرات ، على سبيل المثال ، ذرات الهالوجين (الجدول 2.1) - عناصر المجموعة السابعة (المجموعة الفرعية الرئيسية) من النظام الدوري لـ D.I. Mendeleev. عادة ما يكون تقارب الإلكترون لذرات المعدن صفرًا أو سالبًا ، أي من غير المواتي لهم بشدة توصيل إلكترونات إضافية ، هناك حاجة إلى طاقة إضافية لإبقائها داخل الذرات. دائمًا ما يكون تقارب الإلكترون للذرات غير المعدنية موجبًا ، وكلما زاد ، كلما كان أقرب إلى الغاز النبيل (الخامل) يقع غير المعدني في النظام الدوري. هذا يشير إلى زيادة الخصائص غير المعدنيةونحن نقترب من نهاية الفترة.

من كل ما قيل ، يتضح أن الكهربية (2.1) للذرات تزداد في الاتجاه من اليسار إلى اليمين لعناصر كل فترة وتنخفض في الاتجاه من أعلى إلى أسفل لعناصر من نفس المجموعة من دورية مندليف. النظام. ومع ذلك ، ليس من الصعب أن نفهم أنه لتوصيف درجة قطبية الرابطة التساهمية بين الذرات ، ليست القيمة المطلقة للسلبية الكهربية هي المهمة ، ولكن نسبة الكهربية للذرات التي تشكل الرابطة. لهذا في الممارسة العملية ، يستخدمون القيم النسبية للكهرباء(الجدول 2.1) ، مع الأخذ في الاعتبار الكهربية من الليثيوم كوحدة.

لتوصيف قطبية الرابطة الكيميائية التساهمية ، يتم استخدام الاختلاف في الكهربية النسبية للذرات. عادةً ما تعتبر الرابطة بين الذرات A و B تساهمية بحتة ، إذا |  أ – ب| 0.5.