Ba ikatan kimia apa. Jenis ikatan kimia. Untuk membangun sirkuit elektronik yang Anda butuhkan

.

Anda tahu bahwa atom dapat bergabung satu sama lain untuk membentuk zat sederhana dan kompleks. Pada kasus ini, berbagai jenis ikatan kimia: ionik, kovalen (non-polar dan polar), logam dan hidrogen. Salah satu sifat paling penting dari atom suatu unsur yang menentukan jenis ikatan apa yang terbentuk di antara mereka - ionik atau kovalen - Ini adalah keelektronegatifan, mis. kemampuan atom dalam suatu senyawa untuk menarik elektron.

Bersyarat penilaian kuantitatif elektronegativitas diberikan oleh skala elektronegativitas relatif.

Dalam periode, ada kecenderungan umum bahwa keelektronegatifan unsur meningkat, dan dalam golongan, terjadi penurunan. Unsur-unsur disusun berjajar menurut keelektronegatifannya, yang menjadi dasar perbandingan keelektronegatifan unsur-unsur yang terletak pada periode yang berbeda.

Jenis ikatan kimia bergantung pada seberapa besar perbedaan nilai keelektronegatifan atom-atom penghubung unsur. Semakin banyak atom unsur yang membentuk ikatan berbeda keelektronegatifannya, semakin polar ikatan kimianya. Tidak mungkin menarik batas yang tegas antara jenis-jenis ikatan kimia. Pada sebagian besar senyawa, jenis ikatan kimianya adalah perantara; misalnya, ikatan kimia kovalen yang sangat polar dekat dengan ikatan ionik. Bergantung pada kasus pembatas mana yang sifat ikatan kimianya lebih dekat, ikatan tersebut diklasifikasikan sebagai ikatan polar ionik atau kovalen.

Ikatan ionik.

Ikatan ionik dibentuk oleh interaksi atom-atom yang keelektronegatifannya sangat berbeda satu sama lain. Misalnya, logam khas litium (Li), natrium (Na), kalium (K), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) membentuk ikatan ionik dengan nonlogam khas, terutama halogen.

Kecuali halida logam alkali, ikatan ionik juga terbentuk dalam senyawa seperti basa dan garam. Misalnya, dalam natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfat (Na 2 SO 4) ikatan ionik hanya ada antara atom natrium dan oksigen (ikatan sisanya adalah kovalen polar).

Ikatan kovalen nonpolar.

Ketika atom-atom dengan keelektronegatifan yang sama berinteraksi, molekul-molekul dengan ikatan kovalen nonpolar terbentuk. Ikatan seperti itu terdapat pada molekul zat sederhana berikut: H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. Ikatan kimia dalam gas-gas ini terbentuk melalui pasangan elektron bersama, yaitu. ketika awan elektron yang bersangkutan tumpang tindih, karena interaksi elektron-nuklir, yang terjadi ketika atom saling mendekat.

Saat menyusun rumus elektronik suatu zat, harus diingat bahwa setiap pasangan elektron yang sama adalah gambaran kondisional dari peningkatan kerapatan elektron yang dihasilkan dari tumpang tindih awan elektron yang sesuai.

Ikatan kovalen polar.

Ketika atom berinteraksi, nilai keelektronegatifan berbeda, tetapi tidak tajam, pasangan elektron bersama berpindah ke atom yang lebih elektronegatif. Ini adalah jenis ikatan kimia yang paling umum, ditemukan pada senyawa anorganik dan organik.

Ikatan kovalen juga sepenuhnya mencakup ikatan yang dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor, misalnya pada ion hidronium dan amonium.

Sambungan logam.


Ikatan yang terbentuk akibat interaksi elektron yang relatif bebas dengan ion logam disebut ikatan logam. Jenis ikatan ini merupakan karakteristik zat sederhana - logam.

Inti dari proses pembentukan ikatan logam adalah sebagai berikut: atom logam dengan mudah melepaskan elektron valensinya dan berubah menjadi ion bermuatan positif. Elektron yang relatif bebas, terlepas dari atom, berpindah di antara ion logam positif. Ikatan logam muncul di antara mereka, mis. elektron seolah-olah menyatukan ion positif dari kisi kristal logam.

Ikatan hidrogen.


Ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen dari satu molekul dan atom dari unsur yang sangat elektronegatif(O, N, F) molekul lain disebut ikatan hidrogen.

Pertanyaan yang mungkin timbul: mengapa hidrogen membentuk ikatan kimia yang begitu spesifik?

Hal ini dijelaskan oleh jari-jari atom hidrogen sangat kecil. Selain itu, ketika hidrogen menggantikan atau melepaskan elektron tunggalnya, ia memperoleh nilai yang relatif tinggi muatan positif, karena hidrogen dari satu molekul berinteraksi dengan atom unsur elektronegatif yang memiliki parsial muatan negatif, yang merupakan bagian dari molekul lain (HF, H 2 O, NH 3).

Mari kita lihat beberapa contoh. Biasanya kita menggambarkan komposisi air rumus kimia H 2 O. Namun, ini tidak sepenuhnya akurat. Komposisi air akan lebih tepat dinyatakan dengan rumus (H 2 O)n, di mana n = 2,3,4, dst. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa masing-masing molekul air terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen .

Ikatan hidrogen biasanya dilambangkan dengan titik. Ikatan ini jauh lebih lemah dibandingkan ikatan ionik atau kovalen, namun lebih kuat dibandingkan interaksi antarmolekul biasa.

Adanya ikatan hidrogen menjelaskan peningkatan volume air dengan penurunan suhu. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika suhu menurun, molekul menjadi lebih kuat dan oleh karena itu kepadatan “pengemasan” mereka menurun.

Saat belajar kimia organik Pertanyaan berikut juga muncul: mengapa titik didih alkohol jauh lebih tinggi daripada hidrokarbon yang bersangkutan? Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa ikatan hidrogen juga terbentuk antar molekul alkohol.

Peningkatan titik didih alkohol juga terjadi karena pembesaran molekulnya.

Ikatan hidrogen juga merupakan karakteristik dari banyak ikatan lainnya senyawa organik(fenol, asam karboksilat dan sebagainya.). Dari kursus kimia organik dan biologi umum Anda tahu bahwa adanya ikatan hidrogen menjelaskan struktur sekunder protein, struktur heliks ganda DNA, yaitu fenomena saling melengkapi.

Ikatan kimia

Semua interaksi yang mengarah pada penggabungan partikel kimia (atom, molekul, ion, dll) menjadi zat dibagi menjadi ikatan kimia dan ikatan antarmolekul (interaksi antarmolekul).

Ikatan kimia- ikatan langsung antar atom. Ada ikatan ionik, kovalen dan logam.

Ikatan antarmolekul- hubungan antar molekul. Ini adalah ikatan hidrogen, ikatan ion-dipol (karena pembentukan ikatan ini, misalnya, terjadi pembentukan cangkang hidrasi ion), dipol-dipol (karena pembentukan ikatan ini, molekul digabungkan zat polar, misalnya, dalam aseton cair), dll.

Ikatan ionik- ikatan kimia yang terbentuk karena tarikan elektrostatik ion-ion yang bermuatan berlawanan. DI DALAM senyawa biner(senyawa dua unsur) terbentuk ketika ukuran atom yang terikat sangat berbeda satu sama lain: beberapa atom berukuran besar, yang lain kecil - yaitu, beberapa atom dengan mudah melepaskan elektron, sementara yang lain cenderung menerima mereka (biasanya ini adalah atom unsur yang membentuk logam khas dan atom unsur yang membentuk nonlogam khas); keelektronegatifan atom-atom tersebut juga sangat berbeda.
Ikatan ionik bersifat non-arah dan tidak jenuh.

Ikatan kovalen- ikatan kimia yang terjadi karena pembentukan pasangan elektron yang sama. Ikatan kovalen terbentuk antara atom-atom kecil dengan jari-jari yang sama atau serupa. Prasyarat- adanya elektron tidak berpasangan pada kedua atom yang terikat (mekanisme pertukaran) atau pasangan elektron bebas pada satu atom dan orbital bebas pada atom lainnya (mekanisme donor-akseptor):

A) H· + ·H H:H H-H jam 2 (satu pasang elektron bersama; H bersifat monovalen);
B) NN nomor 2 (tiga pasang elektron bersama; N bersifat trivalen);
V) HF HF (satu pasang elektron bersama; H dan F bersifat monovalen);
G) NH4+ (empat pasangan biasa elektron; N adalah tetravalen)
    Berdasarkan jumlah pasangan elektron yang dipakai bersama, ikatan kovalen dibedakan menjadi
  • sederhana (tunggal)- satu pasang elektron,
  • dobel- dua pasang elektron,
  • tiga kali lipat- tiga pasang elektron.

Obligasi rangkap dua dan rangkap tiga disebut obligasi ganda.

Menurut distribusi kerapatan elektron antar atom yang terikat, ikatan kovalen dibagi menjadi non-polar Dan kutub. Ikatan non-polar terbentuk antara atom yang identik, kutub - antara berbeda.

Keelektronegatifan- ukuran kemampuan atom dalam suatu zat untuk menarik pasangan elektron yang sama.
Pasangan elektron dari ikatan polar bergeser ke arah unsur yang lebih elektronegatif. Perpindahan pasangan elektron itu sendiri disebut polarisasi ikatan. Muatan parsial (kelebihan) yang terbentuk selama polarisasi disebut + dan -, misalnya: .

Berdasarkan sifat tumpang tindih awan elektron (“orbital”), ikatan kovalen dibagi menjadi -ikatan dan -ikatan.
-Ikatan terbentuk karena tumpang tindih langsung awan elektron (sepanjang garis lurus yang menghubungkan inti atom), -ikatan terbentuk karena tumpang tindih lateral (di kedua sisi bidang tempat inti atom berada).

Ikatan kovalen bersifat terarah dan jenuh, serta dapat terpolarisasi.
Model hibridisasi digunakan untuk menjelaskan dan memprediksi arah timbal balik dari ikatan kovalen.

Hibridisasi orbital atom dan awan elektron- dugaan kesejajaran orbital atom dalam energi, dan bentuk awan elektron ketika atom membentuk ikatan kovalen.
Tiga jenis hibridisasi yang paling umum adalah: sp-, sp 2 dan sp 3 -hibridisasi. Misalnya:
sp-hibridisasi - dalam molekul C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (struktur linier);
sp 2-hibridisasi - dalam molekul C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (bentuk segitiga datar);
sp 3-hibridisasi - dalam molekul CCl 4, SiH 4, CH 4 (bentuk tetrahedral); NH 3 (bentuk piramida); H 2 O (bentuk sudut).

Sambungan logam- ikatan kimia yang dibentuk dengan berbagi elektron valensi dari semua atom yang terikat pada kristal logam. Akibatnya, awan elektron tunggal dari kristal terbentuk, yang mudah bergerak di bawah pengaruh tegangan listrik- karenanya konduktivitas listrik logam yang tinggi.
Ikatan logam terbentuk ketika atom-atom yang terikat berukuran besar sehingga cenderung melepaskan elektron. Zat sederhana dengan ikatan logam - logam (Na, Ba, Al, Cu, Au, dll.), zat kompleks- senyawa intermetalik (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8, dll).
Ikatan logam tidak memiliki arah atau saturasi. Itu juga diawetkan dalam lelehan logam.

Ikatan hidrogen- ikatan antarmolekul yang terbentuk karena penerimaan parsial sepasang elektron dari atom yang sangat elektronegatif oleh atom hidrogen dengan muatan parsial positif yang besar. Ini terbentuk ketika satu molekul mengandung atom dengan pasangan elektron bebas dan elektronegativitas tinggi (F, O, N), dan molekul lainnya mengandung atom hidrogen yang terikat oleh ikatan sangat polar dengan salah satu atom tersebut. Contoh ikatan hidrogen antarmolekul:

H—O—H OH 2 , H—O—H NH 3 , H—O—H F—H, H—F H—F.

Ikatan hidrogen intramolekul ada dalam molekul polipeptida, asam nukleat, protein, dll.

Ukuran kekuatan suatu ikatan adalah energi ikatan.
Energi komunikasi- energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia tertentu dalam 1 mol suatu zat. Satuan pengukurannya adalah 1 kJ/mol.

Energi ion dan Ikatan kovalen- dengan orde yang sama, energi ikatan hidrogen jauh lebih kecil.

Energi ikatan kovalen bergantung pada ukuran atom yang terikat (panjang ikatan) dan banyaknya ikatan. Semakin kecil atom dan semakin besar multiplisitas ikatannya, semakin besar pula energinya.

Energi ikatan ion bergantung pada ukuran ion dan muatannya. Semakin kecil ion-ionnya dan semakin besar muatannya, semakin besar pula muatannya lebih banyak energi komunikasi.

Struktur materi

Menurut jenis strukturnya, semua zat dibagi menjadi molekuler Dan non-molekuler. Di antara bahan organik zat molekuler mendominasi; di antara zat anorganik, zat nonmolekul mendominasi.

Berdasarkan jenis ikatan kimianya, zat dibedakan menjadi zat yang mempunyai ikatan kovalen, zat yang mempunyai ikatan ionik (zat ionik), dan zat yang mempunyai ikatan logam (logam).

Zat yang memiliki ikatan kovalen dapat bersifat molekuler atau nonmolekul. Hal ini secara signifikan mempengaruhi sifat fisik mereka.

Zat molekul terdiri dari molekul-molekul yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan antarmolekul yang lemah, antara lain: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 dan lain-lain zat sederhana; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, polimer organik dan banyak zat lainnya. Zat-zat ini tidak memiliki kekuatan tinggi, mereka memilikinya suhu rendah meleleh dan mendidih, jangan dilakukan listrik, beberapa di antaranya larut dalam air atau pelarut lainnya.

Zat non-molekul dengan ikatan kovalen atau zat atom(berlian, grafit, Si, SiO 2, SiC dan lain-lain) membentuk kristal yang sangat kuat (pengecualian grafit berlapis), tidak larut dalam air dan pelarut lainnya, memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi, sebagian besar tidak menghantarkan listrik. (kecuali grafit , yang memiliki konduktivitas listrik, dan semikonduktor - silikon, germanium, dll.)

Semua zat ionik secara alami bersifat non-molekul. Ini adalah zat padat dan tahan api, larutan dan lelehannya dapat menghantarkan arus listrik. Banyak dari mereka yang larut dalam air. Perlu diketahui bahwa pada zat ionik yang kristalnya terdiri dari ion kompleks juga terdapat ikatan kovalen, contoh: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-), dst. Atom-atom penyusun ion kompleks dihubungkan melalui ikatan kovalen.

Logam (zat dengan ikatan logam) sangat beragam sifat fisiknya. Diantaranya ada logam cair (Hg), logam sangat lunak (Na, K) dan logam sangat keras (W, Nb).

Ciri properti fisik logam adalah konduktivitas listriknya yang tinggi (tidak seperti semikonduktor, konduktivitas listriknya menurun seiring meningkatnya suhu), kapasitas panas dan keuletannya yang tinggi (untuk logam murni).

Dalam keadaan padat, hampir semua zat tersusun dari kristal. Menurut jenis struktur dan jenis ikatan kimianya, kristal (" kisi kristal") dibagi dengan atom(Kristal tidak zat molekuler dengan ikatan kovalen), ionik(kristal zat ionik), molekuler(kristal zat molekuler dengan ikatan kovalen) dan logam(kristal zat dengan ikatan logam).

Tugas dan tes pada topik "Topik 10. "Ikatan kimia. Struktur materi.”

  • Jenis ikatan kimia - Struktur materi kelas 8–9

    Pelajaran: 2 Tugas: 9 Tes: 1

Larutan:
Keelektronegatifan (EN) mencirikan kemampuan atom unsur untuk menggeser kerapatan elektron. Pada periode sistem unsur D.I. Mendeleev bertambah dari kiri ke kanan, pada subkelompok berkurang dari atas ke bawah (untuk unsur s dan p).
Jenis ikatan kimia (kovalen non-polar, kovalen polar atau ionik), terbentuk sebagai hasil interaksi atom A Dan DI DALAM, dapat ditentukan oleh perbedaan keelektronegatifan DEN atom-atom berikut:

  • - jika sama dengan (atau mendekati) nol, maka kerapatan elektron antar atom terdistribusi secara simetris, ikatan kimianya adalah kovalen nonpolar ; ikatan seperti itu paling khas untuk molekul yang dibentuk oleh atom-atom dari unsur yang sama.
  • - jika bukan nol, melainkan kecil (atom-atom unsur nonlogam berinteraksi), maka ikatan kimianya termasuk jenisnya kovalen polar ; dalam hal ini, kerapatan elektron bergeser dari atom yang kurang elektronegatif A(kutub positif A+) menjadi lebih elektronegatif DI DALAM(kutub negatif DI DALAM-).
  • - jika sangat besar (atom-atom suatu unsur berinteraksi A-tipikal atom logam dan unsur DI DALAM-sebuah non-logam yang khas), elektron ditransfer dari atom yang kurang elektronegatif (berubah menjadi ion bermuatan positif A m+) menjadi atom yang lebih elektronegatif (berubah menjadi ion bermuatan negatif DI DALAM N-). Proses transfer elektron dapat direpresentasikan menggunakan persamaan:

A 0 - saya = A m+
DI DALAM 0+ n e = B N-

Gaya tarik-menarik elektrostatis antara ion-ion yang bermuatan berlawanan disebut ikatan ionik .
Untuk zat yang dibahas dalam soal:

  • perbedaan keelektronegatifan atom-atom unsur.C.. dan...Br... berbeda(0,3) (), Karena salah satu diantara mereka bukan metal....(logam atau non-logam), dan kedua bukan metal....(logam atau non-logam),
  • perbedaan keelektronegatifan atom-atom unsur..Ba.….. dan …Br....... sangat berbeda (1,9) .......(mendekati nol, berbeda, sangat berbeda), Karena salah satu diantara mereka. logam.............(logam atau non-logam), dan kedua bukan metal.........(logam atau non-logam),

oleh karena itu, jenis ikatan kimia: pada zat ini:

  • ..kovalen polar .............................
  • …ionik ...........................

Kapan ikatan ionik (zat...BaBr2.........) persamaan transisi atom netral menjadi ion:
............. Ba.0 - 2e = Ba.2+ ........................... ................................................. ......
.......... Br0 + 1е = Br1-................................ . .................................................
Kapan Ikatan kovalen perlu disajikan diagram elektronik molekul (teori Lewis) dan diagram tumpang tindih orbital elektron(Metode VS).
Menurut gagasan paling sederhana tentang mekanisme pembentukan ikatan kovalen ( teori Lewis), atom berbagi elektron valensinya, melengkapinya kulit elektron ke oktet (8 elektron) – konfigurasi gas mulia. Pengecualiannya adalah atom hidrogen, yang dapat memperluas kulit elektronnya menjadi hanya dua elektron ( konfigurasi elektronik atom helium). Sirkuit elektronik molekul menunjukkan berapa banyak elektron yang digunakan atom, dengan elektron diwakili oleh titik.
Jumlah pasangan elektron bersama antara dua atom menentukan banyaknya ikatan kovalen : satu pasang - tunggal, dua pasang - ganda, tiga pasang - rangkap tiga.

Untuk membangun sirkuit elektronik, Anda memerlukan:
  • mendefinisikan jumlah total elektron valensi setiap atom menurut nomor golongan pada sistem periodik D.I. Mendeleev,
  • cari tahu berapa banyak elektron yang masing-masing kekurangan untuk mencapai oktet,
  • buatlah diagram generalisasi, yang menggambarkan elektron sebagai titik

.
Diagram elektronik suatu molekul … CBr4........, yang mencakup atom dari unsur.C.... (..4..... golongan tabel periodik DI. Mendeleev), memiliki..4.... elektron valensi, dan atom unsur.. Br......., perwakilan golongan N..7...., memiliki..7.. ... elektron valensi , sebagai berikut:
. .
: Sdr :
. . . . . .
: Sdr: DENGAN:Sdr :
. . . . . .
: Sdr :
. .
Karena, sebagai hasil generalisasi elektron, ..1..... pasangan elektron yang sama terbentuk antara setiap pasangan atom, maka banyaknya ikatan kovalen dalam molekul...... sama dengan. .1... .
Diagram elektronik suatu molekul ............, yang mencakup atom suatu unsur..... (...... golongan sistem periodik D.I. Mendeleev), memiliki...... valensi elektron , dan atom unsur........., perwakilan golongan N......, memiliki........ elektron valensi, terlihat seperti ini:

Karena sebagai hasil generalisasi elektron antara setiap pasangan atom,...... pasangan elektron yang sama terbentuk, maka banyaknya ikatan kovalen dalam molekul...... sama dengan.... ... .

Salah satu interpretasi mekanika kuantum terhadap mekanisme pembentukan ikatan kovalen adalah metode SM- memberikan gambar skema tumpang tindih orbital , sesuai dengan elektron valensi tunggal (tidak berpasangan) dari setiap atom. Untuk membuat diagram ini, Anda memerlukan:
- buatlah rumus elektronik atom-atom yang membentuk molekul ini:

  • -pilih elektron valensi (elektron terluar, terakhir tingkat energi, serta sublevel d kedua dari belakang, jika tidak dibangun sepenuhnya):
  • -mendistribusikan elektron-elektron ini di antara sel-sel kuantum (sedemikian rupa sehingga jumlah terbesar sel ditempati oleh elektron), melambangkan elektron dengan nilai spin bilangan kuantum panah mengarah ke atas ­ dan elektron dengan ms = -1/2 panah mengarah ke bawah ¯ .
  • temukan elektron valensi tunggal (tidak berpasangan) dan tentukan orbital yang sesuai dengannya;
  • menggambar diagram tumpang tindih orbital.

Jika elektron valensi atom yang tidak berpasangan menempati berbeda sublevel, maka bukan orbital s dan p “murni” yang berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kovalen, tetapi hibridanya. Orbital hibrida terbentuk sebagai hasil penjumlahan geometri orbital biasa (orbital s bulat dan orbital p berbentuk halter simetris) dan mewakili bentuk rata-rata orbital (orbital berbentuk halter asimetris, salah satu bilahnya diperbesar dibandingkan dengan yang asli, dan yang lainnya dikurangi dibandingkan dengan yang asli). Jumlah orbital hibrid sama dengan jumlah orbital s dan p asli. Jenis hibrida (sp, sp2, sp3) menunjukkan jumlah dan jenis orbital awal. Pengaturan bersama orbital hibrid di ruang angkasa harus memberikan simetri maksimum:

Tema Pengkode Ujian Negara Bersatu: Ikatan kimia kovalen, ragamnya dan mekanisme pembentukannya. Ciri-ciri ikatan kovalen (polaritas dan energi ikatan). Ikatan ionik. Sambungan logam. Ikatan hidrogen

Ikatan kimia intramolekul

Pertama, mari kita lihat ikatan yang timbul antar partikel dalam molekul. Koneksi seperti itu disebut intramolekul.

Ikatan kimia antar atom unsur kimia mempunyai sifat elektrostatis dan terbentuk karena interaksi elektron eksternal (valensi)., sebagian besar atau pada tingkat lebih rendah dipegang oleh inti bermuatan positif atom yang terikat.

Konsep kuncinya di sini adalah ELEKTRONEGATIVITAS. Hal inilah yang menentukan jenis ikatan kimia antar atom dan sifat-sifat ikatan tersebut.

adalah kemampuan suatu atom untuk menarik (menahan) luar(valensi) elektron. Keelektronegatifan ditentukan oleh derajat tarik-menarik elektron terluar ke inti dan terutama bergantung pada jari-jari atom dan muatan inti.

Keelektronegatifan sulit ditentukan secara pasti. L. Pauling menyusun tabel keelektronegatifan relatif (berdasarkan energi ikatan molekul diatomik). Unsur yang paling elektronegatif adalah fluor dengan makna 4 .

Penting untuk dicatat bahwa di berbagai sumber dapat ditemukan skala yang berbeda dan tabel nilai keelektronegatifan. Hal ini tidak perlu dikhawatirkan, karena pembentukan ikatan kimia berperan atom, dan kira-kira sama di sistem mana pun.

Jika salah satu atom pada ikatan kimia A:B menarik elektron lebih kuat, maka pasangan elektron akan bergerak ke arahnya. Lebih perbedaan keelektronegatifan atom, semakin besar pergeseran pasangan elektronnya.

Jika nilai keelektronegatifan atom-atom yang berinteraksi sama atau kurang lebih sama: EO(A)≈EO(B), maka pasangan elektron yang sama tidak berpindah ke atom mana pun: J: B. Koneksi ini disebut kovalen nonpolar.

Jika keelektronegatifan atom-atom yang berinteraksi berbeda, tetapi tidak terlalu besar (perbedaan keelektronegatifan kira-kira 0,4 hingga 2: 0,4<ΔЭО<2 ), kemudian pasangan elektron dipindahkan ke salah satu atom. Koneksi ini disebut polar kovalen .

Jika keelektronegatifan atom-atom yang berinteraksi berbeda secara signifikan (perbedaan keelektronegatifan lebih besar dari 2: ΔEO>2), kemudian salah satu elektron hampir seluruhnya berpindah ke atom lain, dengan pembentukan ion. Koneksi ini disebut ionik.

Jenis dasar ikatan kimia − kovalen, ionik Dan logam komunikasi. Mari kita lihat lebih dekat.

Ikatan kimia kovalen

Ikatan kovalen – itu adalah ikatan kimia , terbentuk karena pembentukan pasangan elektron bersama A:B . Apalagi dua atom tumpang tindih orbital atom. Ikatan kovalen dibentuk oleh interaksi atom-atom dengan perbedaan keelektronegatifan yang kecil (biasanya antara dua non-logam) atau atom dari satu unsur.

Sifat dasar ikatan kovalen

  • fokus,
  • saturasi,
  • polaritas,
  • kemampuan polarisasi.

Sifat ikatan ini mempengaruhi sifat kimia dan fisik suatu zat.

Arah komunikasi mencirikan struktur kimia dan bentuk zat. Sudut antara dua ikatan disebut sudut ikatan. Misalnya, dalam molekul air sudut ikatan H-O-H adalah 104,45 o, maka molekul air bersifat polar, dan dalam molekul metana sudut ikatan H-C-H adalah 108 o 28′.

Saturasi adalah kemampuan atom untuk membentuk ikatan kimia kovalen dalam jumlah terbatas. Banyaknya ikatan yang dapat dibentuk suatu atom disebut.

Polaritas Ikatan terjadi karena distribusi kerapatan elektron yang tidak merata antara dua atom yang keelektronegatifannya berbeda. Ikatan kovalen dibagi menjadi polar dan nonpolar.

Polarisasi koneksi adalah kemampuan elektron ikatan untuk bergeser di bawah pengaruh medan listrik eksternal(khususnya, medan listrik partikel lain). Polarisabilitas bergantung pada mobilitas elektron. Semakin jauh elektron dari inti, semakin mobile elektron tersebut, sehingga molekul semakin terpolarisasi.

Ikatan kimia kovalen nonpolar

Ada 2 jenis ikatan kovalen – KUTUB Dan NON-POlar .

Contoh . Mari kita perhatikan struktur molekul hidrogen H2. Setiap atom hidrogen pada tingkat energi terluarnya membawa 1 elektron tidak berpasangan. Untuk menampilkan atom, kami menggunakan struktur Lewis - ini adalah diagram struktur tingkat energi terluar suatu atom, ketika elektron ditunjukkan dengan titik. Model struktur titik Lewis cukup membantu ketika menangani unsur periode kedua.

H. + . H = H:H

Jadi, molekul hidrogen memiliki satu pasangan elektron bersama dan satu ikatan kimia H–H. Pasangan elektron ini tidak berpindah ke atom hidrogen mana pun, karena Atom hidrogen memiliki keelektronegatifan yang sama. Koneksi ini disebut kovalen nonpolar .

Ikatan kovalen nonpolar (simetris). adalah ikatan kovalen yang dibentuk oleh atom-atom dengan keelektronegatifan yang sama (biasanya bukan logam yang sama) dan, oleh karena itu, dengan distribusi kerapatan elektron yang seragam di antara inti atom.

Momen dipol ikatan non-polar adalah 0.

Contoh: H 2 (H-H), O 2 (O=O), S 8.

Ikatan kimia kovalen polar

Ikatan kovalen polar adalah ikatan kovalen yang terjadi antara atom yang mempunyai keelektronegatifan berbeda (biasanya, berbagai non-logam) dan dikarakterisasi pemindahan pasangan elektron bersama ke atom yang lebih elektronegatif (polarisasi).

Kerapatan elektron bergeser ke atom yang lebih elektronegatif - oleh karena itu, muatan parsial negatif (δ-) muncul pada atom tersebut, dan muatan parsial positif (δ+, delta +) muncul pada atom yang kurang elektronegatif.

Semakin besar perbedaan keelektronegatifan atom, semakin tinggi polaritas koneksi dan banyak lagi momen dipol . Gaya tarik menarik tambahan bekerja antara molekul tetangga dan muatan yang berlawanan tanda, yang semakin meningkat kekuatan komunikasi.

Polaritas ikatan mempengaruhi sifat fisik dan kimia senyawa. Mekanisme reaksi dan bahkan reaktivitas ikatan tetangga bergantung pada polaritas ikatan. Polaritas koneksi sering kali menentukan polaritas molekul dan dengan demikian secara langsung mempengaruhi sifat fisik seperti titik didih dan titik leleh, kelarutan dalam pelarut polar.

Contoh: HCl, CO2, NH3.

Mekanisme pembentukan ikatan kovalen

Ikatan kimia kovalen dapat terjadi melalui 2 mekanisme:

1. Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kimia kovalen adalah ketika setiap partikel menyediakan satu elektron tidak berpasangan untuk membentuk pasangan elektron yang sama:

A . + . B= SEBUAH:B

2. Pembentukan ikatan kovalen adalah mekanisme di mana salah satu partikel menyediakan pasangan elektron bebas, dan partikel lainnya menyediakan orbital kosong untuk pasangan elektron ini:

A: + B= SEBUAH:B

Dalam hal ini, salah satu atom menyediakan pasangan elektron bebas ( penyumbang), dan atom lainnya menyediakan orbital kosong untuk pasangan tersebut ( akseptor). Akibat terbentuknya kedua ikatan tersebut, energi elektron berkurang, yaitu. ini bermanfaat bagi atom.

Ikatan kovalen yang dibentuk oleh mekanisme donor-akseptor tidak berbeda dalam sifat dari ikatan kovalen lain yang dibentuk oleh mekanisme pertukaran. Pembentukan ikatan kovalen melalui mekanisme donor-akseptor merupakan ciri khas atom dengan jumlah elektron yang banyak pada tingkat energi terluar (donor elektron), atau sebaliknya, dengan jumlah elektron yang sangat sedikit (akseptor elektron). Kemampuan valensi atom dibahas lebih rinci di bagian terkait.

Ikatan kovalen dibentuk melalui mekanisme donor-akseptor:

- dalam sebuah molekul karbon monoksida CO(ikatan dalam molekul rangkap tiga, 2 ikatan terbentuk melalui mekanisme pertukaran, satu melalui mekanisme donor-akseptor): C≡O;

- V ion amonium NH 4 +, dalam ion amina organik, misalnya, pada ion metilammonium CH 3 -NH 2 + ;

- V senyawa kompleks, ikatan kimia antara atom pusat dan gugus ligan, misalnya pada natrium tetrahidroksoaluminat, ikatan Na antara ion aluminium dan hidroksida;

- V asam nitrat dan garamnya- nitrat: HNO 3, NaNO 3, dalam beberapa senyawa nitrogen lainnya;

- dalam sebuah molekul ozon O3.

Ciri-ciri dasar ikatan kovalen

Ikatan kovalen biasanya terbentuk antara atom bukan logam. Ciri-ciri utama ikatan kovalen adalah panjang, energi, multiplisitas dan arah.

Banyaknya ikatan kimia

Banyaknya ikatan kimia - Ini jumlah pasangan elektron bersama antara dua atom dalam suatu senyawa. Banyaknya suatu ikatan dapat ditentukan dengan cukup mudah dari nilai atom-atom yang membentuk molekul tersebut.

Misalnya , dalam molekul hidrogen H 2 multiplisitas ikatannya adalah 1, karena Setiap hidrogen hanya memiliki 1 elektron tidak berpasangan pada tingkat energi terluarnya, sehingga terbentuklah satu pasangan elektron bersama.

Dalam molekul oksigen O2, multiplisitas ikatannya adalah 2, karena Setiap atom pada tingkat energi terluar memiliki 2 elektron tidak berpasangan: O=O.

Dalam molekul nitrogen N2, multiplisitas ikatannya adalah 3, karena antara setiap atom terdapat 3 elektron tidak berpasangan pada tingkat energi terluar, dan atom-atom tersebut membentuk 3 pasangan elektron yang sama N≡N.

Panjang ikatan kovalen

Panjang ikatan kimia adalah jarak antara pusat inti atom yang membentuk ikatan. Itu ditentukan dengan metode fisik eksperimental. Panjang ikatan dapat diperkirakan dengan menggunakan aturan aditif, yang menyatakan bahwa panjang ikatan pada molekul AB kira-kira sama dengan setengah jumlah panjang ikatan pada molekul A 2 dan B 2:

Panjang ikatan kimia dapat diperkirakan secara kasar dengan jari-jari atom membentuk ikatan, atau oleh multiplisitas komunikasi, jika jari-jari atomnya tidak jauh berbeda.

Dengan bertambahnya jari-jari atom yang membentuk ikatan, panjang ikatan akan bertambah.

Misalnya

Ketika multiplisitas ikatan antar atom meningkat (jari-jari atomnya tidak berbeda atau hanya berbeda sedikit), panjang ikatan akan berkurang.

Misalnya . Pada deret: C–C, C=C, C≡C, panjang ikatannya berkurang.

Energi komunikasi

Ukuran kekuatan ikatan kimia adalah energi ikatan. Energi komunikasi ditentukan oleh energi yang dibutuhkan untuk memutuskan suatu ikatan dan melepaskan atom-atom yang membentuk ikatan tersebut pada jarak yang sangat jauh satu sama lain.

Ikatan kovalen adalah sangat tahan lama. Energinya berkisar dari beberapa puluh hingga beberapa ratus kJ/mol. Semakin tinggi energi ikatan maka semakin besar kekuatan ikatannya, begitu pula sebaliknya.

Kekuatan ikatan kimia bergantung pada panjang ikatan, polaritas ikatan, dan multiplisitas ikatan. Semakin panjang suatu ikatan kimia, semakin mudah putusnya, dan semakin rendah energi ikatannya, semakin rendah kekuatannya. Semakin pendek ikatan kimianya, semakin kuat dan semakin besar energi ikatannya.

Misalnya, pada rangkaian senyawa HF, HCl, HBr dari kiri ke kanan, kekuatan ikatan kimianya berkurang, Karena Panjang koneksi bertambah.

Ikatan kimia ionik

Ikatan ionik adalah ikatan kimia berdasarkan tarikan elektrostatis ion.

Ion terbentuk dalam proses penerimaan atau sumbangan elektron oleh atom. Misalnya, atom dari semua logam dengan lemah menahan elektron dari tingkat energi terluar. Oleh karena itu, atom logam dicirikan oleh sifat restoratif- kemampuan untuk menyumbangkan elektron.

Contoh. Atom natrium mengandung 1 elektron pada tingkat energi 3. Dengan melepaskannya dengan mudah, atom natrium membentuk ion Na+ yang jauh lebih stabil, dengan konfigurasi elektron gas mulia neon Ne. Ion natrium mengandung 11 proton dan hanya 10 elektron, sehingga muatan total ion tersebut adalah -10+11 = +1:

+11Tidak) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Tidak +) 2 ) 8

Contoh. Sebuah atom klor pada tingkat energi terluarnya mengandung 7 elektron. Untuk memperoleh konfigurasi atom argon inert Ar yang stabil, klor perlu memperoleh 1 elektron. Setelah penambahan elektron, ion klorin stabil terbentuk, terdiri dari elektron. Muatan total ion adalah -1:

+17Kl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Kl — ) 2 ) 8 ) 8

Catatan:

  • Sifat ion berbeda dengan sifat atom!
  • Ion stabil tidak hanya dapat terbentuk atom, tetapi juga kelompok atom. Contoh: ion amonium NH 4 +, ion sulfat SO 4 2-, dll. Ikatan kimia yang dibentuk oleh ion-ion tersebut juga dianggap ionik;
  • Ikatan ion biasanya terbentuk antara satu sama lain logam Dan bukan logam(golongan non-logam);

Ion-ion yang dihasilkan tertarik akibat gaya tarik listrik: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Mari kita rangkum secara visual perbedaan antara jenis ikatan kovalen dan ionik:

Sambungan logam adalah hubungan yang terbentuk secara relatif elektron bebas di antara ion logam, membentuk kisi kristal.

Atom logam biasanya terletak pada tingkat energi terluar satu hingga tiga elektron. Jari-jari atom logam, pada umumnya, besar - oleh karena itu, atom logam, tidak seperti non-logam, melepaskan elektron terluarnya dengan mudah, mis. merupakan agen pereduksi kuat.

Dengan menyumbangkan elektron, atom logam berubah menjadi ion bermuatan positif . Elektron yang terlepas relatif bebas pindah antara ion logam yang bermuatan positif. Di antara partikel-partikel ini ada koneksi, Karena elektron bersama menahan kation logam yang tersusun berlapis-lapis , sehingga menciptakan yang cukup kuat kisi kristal logam . Dalam hal ini, elektron terus bergerak secara kacau, yaitu. Atom netral baru dan kation baru terus bermunculan.

Interaksi antarmolekul

Secara terpisah, ada baiknya mempertimbangkan interaksi yang timbul antara molekul individu dalam suatu zat - interaksi antarmolekul . Interaksi antarmolekul adalah jenis interaksi antara atom netral di mana tidak ada ikatan kovalen baru yang muncul. Kekuatan interaksi antar molekul ditemukan oleh Van der Waals pada tahun 1869, dan dinamai menurut namanya pasukan Van dar Waals. Pasukan Van der Waals terbagi menjadi orientasi, induksi Dan menyebar . Energi interaksi antarmolekul jauh lebih kecil dibandingkan energi ikatan kimia.

Kekuatan orientasi tarik-menarik terjadi antar molekul polar (interaksi dipol-dipol). Gaya-gaya ini terjadi antara molekul-molekul polar. Interaksi induktif adalah interaksi antara molekul polar dan molekul non-polar. Molekul nonpolar terpolarisasi karena aksi molekul polar, yang menghasilkan gaya tarik elektrostatik tambahan.

Jenis khusus interaksi antarmolekul adalah ikatan hidrogen. - ini adalah ikatan kimia antarmolekul (atau intramolekul) yang muncul antara molekul yang memiliki ikatan kovalen sangat polar - H-F, H-O atau H-N. Jika ada ikatan seperti itu dalam suatu molekul, maka antar molekul akan ada kekuatan atraktif tambahan .

Mekanisme pendidikan ikatan hidrogen sebagian bersifat elektrostatis dan sebagian lagi bersifat donor-akseptor. Dalam hal ini, donor pasangan elektron adalah atom dari unsur yang sangat elektronegatif (F, O, N), dan akseptornya adalah atom hidrogen yang terikat pada atom tersebut. Ikatan hidrogen dicirikan oleh fokus di luar angkasa dan kejenuhan

Ikatan hidrogen dapat ditunjukkan dengan titik: H ··· O. Semakin besar elektronegativitas atom yang terikat pada hidrogen, dan semakin kecil ukurannya, semakin kuat ikatan hidrogennya. Ini tipikal terutama untuk koneksi fluor dengan hidrogen , serta untuk oksigen dan hidrogen , lebih sedikit nitrogen dengan hidrogen .

Ikatan hidrogen terjadi antara zat-zat berikut:

— hidrogen fluorida HF(gas, larutan hidrogen fluorida dalam air - asam fluorida), air H 2 O (uap, es, air cair):

— larutan amonia dan amina organik- antara molekul amonia dan air;

— senyawa organik yang mempunyai ikatan O-H atau N-H: alkohol, asam karboksilat, amina, asam amino, fenol, anilin dan turunannya, protein, larutan karbohidrat - monosakarida dan disakarida.

Ikatan hidrogen mempengaruhi sifat fisik dan kimia suatu zat. Dengan demikian, daya tarik tambahan antar molekul menyulitkan zat untuk mendidih. Zat dengan ikatan hidrogen menunjukkan peningkatan titik didih yang tidak normal.

Misalnya Sebagai aturan, dengan peningkatan berat molekul, peningkatan titik didih zat diamati. Namun pada beberapa zat H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te kita tidak mengamati perubahan linier pada titik didih.

Yaitu, di titik didih air sangat tinggi - tidak kurang dari -61 o C, seperti yang ditunjukkan garis lurus kepada kita, tetapi lebih dari itu, +100 o C. Anomali ini dijelaskan oleh adanya ikatan hidrogen antar molekul air. Oleh karena itu, dalam kondisi normal (0-20 o C) airnya cairan berdasarkan keadaan fase.