קשר קוולנטי קוטבי: מאפיינים ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

קשר קוולנטי קוטבי נוצר אחד בין שני יסודות כימיים אשר הבדל אלקטרושליליות הוא משמעותי, אך ללא מתקרב אופי יוני גרידא. לפיכך זהו אינטראקציה ביניים חזקה בין הקשרים הקוואלנטיים האפולולריים לבין הקשרים היוניים.

אומרים שהוא קוולנטי מכיוון שבתיאוריה יש חלוקה שווה של זוג אלקטרוני בין שני האטומים המלוכדים; כלומר, שני האלקטרונים משותפים באופן שווה. האטום E · תורם אלקטרון ואילו X תורם לאלקטרון השני ליצירת הקשר הקו-קוונטי E: X או EX.

בקשר קוולנטי קוטבי זוג האלקטרונים אינו משותף באופן שווה. מקור: גבריאל בוליבר.

עם זאת, כפי שניתן לראות בתמונה למעלה, שני האלקטרונים אינם ממוקמים במרכז E ו- X, מה שמעיד שהם "מסתובבים" באותה תדר בין שני האטומים; במקום זאת הם קרובים יותר ל- X מאשר ל- E. המשמעות היא ש- X משך את זוג האלקטרונים לעבר עצמו בגלל האלקטרוניטיביות הגבוהה שלו.

מכיוון שהאלקטרונים של הקשר קרובים יותר ל- X מאשר ל- E, סביב X נוצר אזור של צפיפות אלקטרונים גבוהה, δ-; ואילו ב- E מופיע אזור עני באלקטרונים, δ +. לכן יש לך קיטוב של מטענים חשמליים: קשר קוולנטי קוטבי.

מאפיינים

דרגות קוטביות

קשרים קוולנטיים הם בשפע מאוד באופיים. הם קיימים כמעט בכל מולקולות הטרוגניות ותרכובות כימיות; מכיוון שבסופו של דבר הוא נוצר כאשר שני אטומים שונים E ו- X קשורים זה לזה. עם זאת, ישנם קשרים קוולנטיים קוטביים יותר מאחרים, וכדי לגלות יש לפנות אל אלקטרוניות.

ככל ש- X אלקטרונגטיבי יותר, ו- E פחות אלקטרונגטיבי (אלקטרופוזיטיבי), אז הקשר הקוואלינטי שנוצר יהיה קוטבי יותר. הדרך המקובלת להעריך קוטביות זו היא באמצעות הנוסחה:

χ _X - χ _ה

כאשר χ הוא האלקטרוניטיביות של כל אטום לפי סולם פאולינג.

אם לחיסור או לחיסור זה יש ערכים בין 0.5 ל -2, זה יהיה קשר קוטבי. לכן, ניתן להשוות את מידת הקוטביות בין מספר קישורי EX. במקרה שהערך המתקבל גבוה מ- 2, אנו מדברים על קשר יוני, E ⁺ X ^- ולא E ^{δ +} -X ^δ- .

עם זאת, הקוטביות של הקשר EX אינה מוחלטת, אלא תלויה בסביבה המולקולרית; כלומר, במולקולה -EX-, כאשר E ו- X יוצרים קשרים קוולנטים עם אטומים אחרים, האחרונים משפיעים ישירות על דרגת הקוטביות האמורה.

יסודות כימיים שמקורם

למרות ש- E ו- X יכולים להיות כל גורם, לא כולם גורמים לקשרים קוולנטיים קוטביים. לדוגמה, אם E היא מתכת אלקטרופוזיטיבית מאוד, כמו אלה אלקליין (Li, Na, K, Rb ו- Cs), ו- X הלוגן (F, Cl, Br ו- I), הם נוטים ליצור תרכובות יוניות (Na ⁺ Cl ^- ) ולא מולקולות (Na-Cl).

זו הסיבה שקשרים קוולנטיים קוטביים בדרך כלל נמצאים בין שני יסודות לא מתכתיים; ובמידה פחותה, בין אלמנטים לא מתכתיים לכמה מתכות מעבר. כשמסתכלים על גוש ה- p של הטבלה המחזורית, יש לכם אפשרויות רבות ליצור סוגים אלו של קשרים כימיים.

אופי קוטבי ויוני

במולקולות גדולות לא חשוב מאוד לחשוב כמה קשר קוטבי הוא; אלה הם מאוד קוולנטיים, ופיזור המטענים החשמליים שלהם (במקום בו האזורים העשירים באלקטרונים או העניים) מושך תשומת לב רבה יותר מאשר הגדרת מידת הקובילציה של הקשרים הפנימיים שלהם.

עם זאת, עם מולקולות דיאטומיות או קטנות, הקוטביות האמורה E ^{δ +} -X ^δ- היא יחסית יחסית.

זו אינה בעיה עם מולקולות הנוצרות בין יסודות לא מתכתיים; אולם כאשר מתכות מעבר או מטאלואידים משתתפים, איננו מדברים עוד רק על קשר קוולנטי קוטבי, אלא על קשר קוולנטי בעל אופי יוני מסוים; ובמקרה של מתכות מעבר, של קשר קואורדינציה קוולנטית בהתחשב באופיו.

דוגמאות לקשר קוולנטי קוטבי

שיתוף

הקשר קוולנטיים בין פחמן וחמצן הוא קוטב, משום שהראשונה פחות אלקטרו (χ _C = 2.55) מאשר השני (χ _O = 3.44). לכן, כאשר אנו מתבוננים CO, C = O, או CO ^- אג"ח, נדע שהם אג"ח הקוטב.

HX

הלידדות מימן, HX, הן דוגמאות אידיאליות להבנת קשר קוטבי במולקולות הדיאטומיות שלך. אם ניקח את האלקטרוניטיביות של מימן (χ _H = 2.2), אנו יכולים להעריך עד כמה קוטביות ההלידים הללו זה לזה:

-HF (HF), χ _F (3.98) - χ _H (2.2) = 1.78

-HCl (H-Cl), χ _Cl (3.16) - χ _H (2.2) = 0.96

-HBr (H-Br), χ _Br (2.96) - χ _H (2.2) = 0.76

-HI (HI), χ _I (2.66) - χ _H (2.2) = 0.46

שימו לב שעל פי חישובים אלה, הקשר HF הוא הקוטבי מכולם. כעת, מה אופיו היוני שבא לידי ביטוי באחוזים, זה עניין אחר. תוצאה זו אינה מפתיעה מאחר ופלואור הוא המרכיב האלקטרוניטיבי ביותר מכולם.

ככל שהמנגנון האלקטרוניטי נופל מכלור ליוד, כך גם קשרי H-Cl, H-Br ו- HI הופכים פחות קוטביים. הקשר HI צריך להיות לא פולני, אבל הוא למעשה קוטבי וגם "שביר מאוד"; נשבר בקלות.

הו

הקשר הקוטבי של OH הוא אולי החשוב מכולם: בזכותו החיים קיימים, כשהם משתפים פעולה עם רגע הדיפול של המים. אם אנו מעריכים את ההבדל בין האלקטרוניטיבים של חמצן והידרוגנים יהיה לנו:

χ _O (3.44) - χ _H (2.2) = 1.24

עם זאת, למולקולת המים, H ₂ O, יש שניים מהקשרים הללו, HOH. זה והגאומטריה הזוויתית של המולקולה והאסימטריה שלה הופכים אותה לתרכובת קוטבית ביותר.

NH

הקשר ה- NH קיים בקבוצות האמינו של חלבונים. חוזרים על אותו חישוב שיש לנו:

χ _N (3.04) - χ _H (2.2) = 0.84

זה משקף כי הקשר NH הוא פחות קוטבי מאשר OH (1.24) ו- FH (1.78).

מְכוֹעָר

הקשר Fe-O חשוב מכיוון שתחמוצותיו נמצאות במינרלים מברזל. בוא נראה אם ​​זה קוטבי יותר מ- HO:

χ _O (3.44) - χ _Fe (1.83) = 1.61

מכאן שמניחים בצדק כי הקשר Fe-O הוא קוטבי יותר מאשר הקשר HO (1.24); או מה זהה לאומר: Fe-O הוא בעל אופי יוני גבוה יותר מ- HO.

חישובים אלה משמשים כדי להבין את דרגות הקוטביות בין קישורים שונים; אך הם לא מספיקים כדי לקבוע אם תרכובת היא יונית, קוולנטית או אופיה היוני.

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
3. לורה נאפי. (2019). איגרות חוב קוולנטיות קוטביות ולא קוטביות: הגדרות ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (18 בספטמבר 2019). הגדרת קשר קוטבי ודוגמאות (קשר קוטבי קוטבי). התאושש מ: thoughtco.com
5. Elsevier BV (2019). בונד קוטלנט קוטבי. ScienceDirect. התאושש מ: sciencedirect.com
6. ויקיפדיה. (2019). קוטביות כימית. התאושש מ: en.wikipedia.org
7. בעילום שם. (05 ביוני, 2019). מאפיינים של אגרות חוב קובליות. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org