4.4: polarne i niepolarne wiązania kowalencyjne

elektroujemność i polaryzacja wiązania

chociaż wiązanie kowalencyjne zdefiniowaliśmy jako współdzielenie elektronów, elektrony w wiązaniu kowalencyjnym nie zawsze są dzielone równo przez dwa połączone Atomy. Jeśli Wiązanie nie łączy dwóch atomów tego samego pierwiastka, zawsze będzie jeden atom, który przyciąga elektrony w wiązaniu silniej niż drugi atom, jak pokazano na rysunku \(\PageIndex{1}\). Gdy zachodzi taka nierównowaga, powstaje nagromadzenie pewnego ładunku ujemnego (zwanego częściowym ładunkiem ujemnym i oznaczonego δ−) Po jednej stronie wiązania i pewnego ładunku dodatniego (oznaczonego δ+) po drugiej stronie wiązania. Wiązanie kowalencyjne, które ma nierówny udział elektronów, jak w części (B) rysunku \(\PageIndex{1}\), nazywa się polarnym wiązaniem kowalencyjnym. Wiązanie kowalencyjne, które ma równy udział elektronów (część (A) rysunku \(\PageIndex{1}\)) nazywa się niepolarnym wiązaniem kowalencyjnym.

4.3.jpg

rysunek \(\PageIndex{1}\) Polarne kontra niepolarne wiązania kowalencyjne. (a) elektrony w wiązaniu kowalencyjnym są równo dzielone przez oba atomy wodoru. Jest to niepolarne wiązanie kowalencyjne. (b) atom fluoru przyciąga elektrony w wiązaniu bardziej niż atom wodoru, co prowadzi do nierównowagi w rozkładzie elektronów. To jest polarne wiązanie kowalencyjne.

każde wiązanie kowalencyjne między atomami różnych pierwiastków jest wiązaniem polarnym, ale stopień polaryzacji jest bardzo zróżnicowany. Niektóre wiązania między różnymi elementami są tylko minimalnie polarne, podczas gdy inne są silnie polarne. Wiązania jonowe można uznać za najwyższą polaryzację, przy czym elektrony są przenoszone, a nie dzielone. Aby ocenić względną polaryzację wiązania kowalencyjnego, chemicy używają elektroujemności, która jest względną miarą tego, jak silnie atom przyciąga elektrony, gdy tworzy wiązanie kowalencyjne. Istnieją różne skale numeryczne dla elektroujemności ratingowej. Rysunek \(\PageIndex{2}\) pokazuje jedną z najpopularniejszych—skalę Paulinga. Polaryzację wiązania kowalencyjnego można ocenić określając różnicę elektroujemności dwóch atomów tworzących Wiązanie. Im większa różnica elektroujemności, tym większa nierównowaga podziału elektronów w wiązaniu. Chociaż nie ma twardych i szybkich reguł, ogólna zasada jest taka, że jeśli różnica elektroujemności jest mniejsza niż około 0,4, Wiązanie jest uważane za niepolarne; jeśli różnica jest większa niż 0,4, Wiązanie jest uważane za polarne. Jeśli różnica elektroujemności jest wystarczająco duża (na ogół większa niż około 1,8), powstały związek jest uważany za jonowy, a nie kowalencyjny. Różnica elektroujemności zerowa, oczywiście, wskazuje na niepolarne wiązanie kowalencyjne.

4.4.jpg

rysunek \(\PageIndex{2}\) Popularna skala elektroujemności ma wartość dla atomów fluoru ustawioną na 4,0, najwyższą wartość.

przykład \(\PageIndex{1}\)

opisuje różnicę elektroujemności między każdą parą atomów a wynikającą z tego polaryzacją (lub rodzajem wiązania).

  1. C i h
  2. H I h
  3. Na i Cl
  4. O i h

rozwiązanie

  1. węgiel ma elektroujemność 2.5, podczas gdy wartość dla wodoru wynosi 2.1. Różnica wynosi 0,4, co jest raczej niewielkie. Wiązanie C-H uznaje się zatem za niepolarne.
  2. oba atomy wodoru mają tę samą wartość elektroujemności-2.1. Różnica wynosi zero, więc wiązanie jest niepolarne.
  3. elektroujemność sodu wynosi 0,9, natomiast chloru 3,0. Różnica wynosi 2,1, co jest dość wysokie, a więc sód i chlor tworzą związek jonowy.
  4. przy 2.1 Dla wodoru i 3.5 dla tlenu, różnica elektroujemności wynosi 1.4. Spodziewalibyśmy się wiązania bardzo polarnego, ale nie tak polarnego, że Wiązanie O-H jest uważane za jonowe.

ćwiczenie

opisuje różnicę elektroujemności między każdą parą atomów a wynikającą z tego polaryzacją (lub rodzajem wiązania).

  1. C i o
  2. N I H
  3. N I n
  4. C I F

gdy wiązania cząsteczki są polarne, cząsteczka jako całość może wykazywać nierównomierny rozkład ładunku, w zależności od tego, jak poszczególne wiązania są zorientowane. Na przykład orientacja dwóch wiązań O-H w cząsteczce wody (rysunek \(\PageIndex{3}\)) jest wygięta: jeden koniec cząsteczki ma częściowy ładunek dodatni, a drugi koniec ma częściowy ładunek ujemny. Krótko mówiąc, sama cząsteczka jest polarna. Polaryzacja wody ma ogromny wpływ na jej właściwości fizyczne i chemiczne. (Na przykład temperatura wrzenia wody jest wysoka dla tak małej cząsteczki i wynika z faktu, że cząsteczki polarne silnie się przyciągają.) W przeciwieństwie do tego, podczas gdy dwa wiązania C = O W dwutlenku węgla są polarne, leżą naprzeciwko siebie i tak anulują wzajemnie swoje efekty. Tak więc cząsteczki dwutlenku węgla są niepolarne ogólnie. Ten brak polaryzacji wpływa na niektóre właściwości dwutlenku węgla. (Na przykład dwutlenek węgla staje się gazem w temperaturze -77°c, prawie 200° poniżej temperatury, w której gotuje się woda.)

4.5.jpg

rysunek \(\PageIndex{3}\) Właściwości fizyczne i polaryzacja. Na właściwości fizyczne wody i dwutlenku węgla wpływa ich polaryzacja.

Concept Review Exercises

  1. co wskazuje elektroujemność atomu?

  2. Jaki rodzaj wiązania powstaje między dwoma atomami, jeśli różnica elektroujemności jest niewielka? Średni? Duży?

odpowiedzi

  1. elektroujemność jest jakościową miarą tego, jak bardzo atom przyciąga elektrony w wiązaniu kowalencyjnym.

  2. niepolarne; polarne; jonowe

kluczowe elementy

  • wiązania kowalencyjne między różnymi atomami mają różną długość wiązania.
  • wiązania kowalencyjne mogą być polarne lub niepolarne, w zależności od różnicy elektroujemności między zaangażowanymi atomami.

autorzy i atrybuty

    • Anonim

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *