Alai

Een chemische binding is het fysische verschijnsel en de interactie van chemische stoffen die bij elkaar worden gehouden door de aantrekkingskracht van atomen tot elkaar.

Deze associatie van atomen helpt bij de vorming van moleculen, ionen, kristallen, enz. via het delen en uitwisselen van elektronen – of elektrostatische krachten.

Er zijn verschillende soorten chemische bindingen, waaronder covalente bindingen, ionische bindingen, metaalbindingen, waterstofbindingen, enz. Covalente en ionische bindingen zijn de belangrijkste gevallen van chemische bindingen.

Covalente bindingen

Het wordt ook wel een moleculaire binding genoemd, het wederzijds delen van een of meer elektronenparen tussen twee atomen. Deze elektronenparen die deelnemen aan de binding staan bekend als gedeelde paren of bindingsparen, en gedeelde elektronen die zich in de ruimte tussen de twee kernen bevinden worden bindingselektronen genoemd en het stabiele evenwicht van aantrekkelijke en afstotende krachten tussen atomen wanneer zij elektronen delen, staat bekend als covalente binding.

De aard van de interactie tussen de atomen hangt af van hun relatieve elektronegativiteit (het vermogen van een atoom om het atoom of het bindingspaar aan te trekken). Wanneer het verschil tussen de elektronegativiteiten van twee atomen te klein is voor een elektronenoverdracht om ionen te vormen, wordt een covalente binding gevormd. Deze atomen hebben een zeer hoge ionisatie-energie.

De atomen delen hun elektronen om de octet-configuratie in hun valentieschil te verkrijgen. Deze bevat normaliter een energie van ongeveer ~80 kilocalorieën per mol (kcal/mol). Covalente bindingen verbreken zelden spontaan nadat zij zijn gevormd.

Een covalente binding die wordt gevormd tussen twee niet-metalen of tussen twee van dezelfde (of soortgelijke) elementen. De covalente bindingen binnen de moleculen zijn zeer sterk en de covalente interacties zijn zeer directioneel en afhankelijk van de overlapping van de orbitalen.

Eigenschappen van covalente binding

Covalente verbindingen hebben de volgende eigenschappen:

• In de fysische toestand kunnen zij bestaan als vaste stoffen, vloeistoffen of gassen.
• Covalente binding moleculen hebben welomschreven vormen.
• Ze zijn niet hard meestal zijn ze van nature zacht en wasachtig. Dit komt door de aanwezigheid van een wolk elektronen tussen elke laag koolstofatomen.
• Ze zijn goed oplosbaar in apolaire oplosmiddelen en onoplosbaar in polaire oplosmiddelen.
• De verbindingen die covalente bindingen bevatten zijn non-geleiders van elektrische lading of hebben een zeer laag geleidingsvermogen door de afwezigheid van geladen ionen of vrije elektronen. Maar het grafiet is de goede geleider omdat we daar een wolk van elektronen zien.
• Ze zijn slechte geleiders van warmte. Hun moleculen missen vrije elektronen en dat belemmert de stroom van warmte-energie.
• Ze zijn zeer laag of niet smeltbaar of niet geleidbaar. Kleinere covalente verbindingen met zwakke bindingen zijn vaak zacht en kneedbaar
• Covalente verbindingen hebben een laag kookpunt. Dit kan worden toegeschreven aan hun zwakke aantrekkingskracht tussen de verschillende gebonden atomen.

Voorbeelden

HCl, H2O, PCl5 enz. zijn voorbeelden van covalente bindingen.

Soorten covalente bindingen

Er zijn de volgende soorten covalente bindingen op basis van de elektronegativiteit die een vitale rol speelt bij het bepalen van de verschillende soorten covalente bindingen.

1. Polaire covalente binding
2. Niet polaire covalente binding

Polaire covalente binding

Het wordt gevormd tussen twee niet-metaalatomen met verschillende elektronegativiteiten en delen hun elektronen (ongelijk delen van elektronen) in een covalente binding. Het wordt gevormd tussen twee verschillende atomen.

In het is een deel van de elektronendichtheid van het bindende elektronenpaar dichter bij een van de gebonden kernen, waardoor gedeeltelijk positieve en negatieve atoomkernen ontstaan met de grootte van de ladingsoverdracht. Dit hangt af van de relatieve elektronegativiteiten van de twee atomen. De elektronenwolk zal verschuiven naar dat atoom dat een hoge elektronegativiteit heeft.

Deze verbindingen kunnen als vaste stof bestaan door de grotere kracht van de interacties en hebben een hoog smelt- en kookpunt. Zij zijn oplosbaar in polaire verbindingen zoals water.

Voorbeeld: Voorbeeld van polaire-covalente bindingen zijn:

• Bindingen tussen waterstof en andere elementen zoals zuurstof (H2 O).
• Binding tussen waterstof en andere atomen zoals Cl (HCl)en F (HF)

Niet polaire covalente binding

Het wordt gevormd tussen twee dezelfde atomen met dezelfde elektronegativiteit en delen hun gelijke elektronen in een covalente verbinding. Het verschil in elektronegativiteit is meestal te verwaarlozen bij apolaire covalente bindingen.

Zij bestaan als gasvorm maar zelden als vloeistofvorm en zijn zeer zacht van aard. Ze hebben een laag kook- en smeltpunt en zijn oplosbaar in apolaire oplosmiddelen.

Voorbeelden:

H2, N2, O2, Cl2 enz. zijn voorbeelden van apolaire covalente bindingen

Andere soorten covalente bindingen

Er zijn verschillende andere soorten covalente bindingen op basis van het aantal gekoppelde gedeelde elektronen.

• Enkele covalente binding
• Dubbele covalente binding
• Drievoudige covalente binding

Enkele covalente binding

In een enkele covalente binding wordt slechts één elektronenpaar gedeeld tussen twee atomen. Deze wordt weergegeven door één streepje (-). Het is een zwakkere binding in vergelijking met een dubbele en drievoudige binding. Hij heeft minder dichtheid. Het is de meest stabiele binding

Voorbeeld: De binding tussen waterstof en waterstof (H-H) is een voorbeeld van een enkelvoudige covalente binding. Andere voorbeelden van covalente bindingen zijn F2, HCl enz.

Dubbele covalente binding

Wanneer twee elektronenparen worden gedeeld tussen de twee atomen, wordt de gevormde binding een dubbele binding genoemd. Ze wordt weergegeven door één streepje (=). Hij wordt gevormd door een Pi-verbinding en een Sigma-verbinding. Het is een sterke binding in vergelijking met een enkelvoudige, maar het is een minder stabiele binding.

Voorbeeld: De binding tussen twee zuurstofatomen (O=O) is een voorbeeld van een dubbele covalente binding. Andere voorbeelden zijn CO2, C2H4, aceton, ozon, enz.

Drievoudige covalente binding

In een drievoudige covalente binding worden drie elektronenparen gedeeld tussen twee atomen. Het is de minst stabiele dan de algemene types van covalente bindingen. Ze wordt weergegeven door drie streepjes (≡).

Voorbeeld: N≡N is een voorbeeld van een drievoudige covalente binding.

Ionische bindingen

Een ionische binding wordt ook wel een elektronencovalente binding genoemd en wordt gevormd door de volledige overdracht van enkele elektronen (uit de buitenste orbitaal) van het ene atoom naar het andere. Door elektronenoverdracht ontstaan negatieve ionen, anionen genoemd (het atoom wint een of meer elektronen) en positieve ionen, kationen genoemd (het atoom verliest een of meer elektronen).

Deze ionen trekken elkaar aan. Ze ontstaan door de elektrostatische aantrekking van elementen met tegengestelde elektrische ladingen. Zij vormen zich tussen atomen met grote verschillen in elektronegativiteit. Bij de vorming van de ionische binding wordt door het winnen of verliezen van elektronen van de atomen het octet bereikt. In deze binding zijn de ionen gerangschikt in een driedimensionale array, of kristallen en zij dissociëren in ionen in oplossing.

Het is een gemeenschappelijk kenmerk van de anorganische verbindingen en de zouten van organische moleculen. Ionische bindingen hangen af van de straal van het atoom, hoe groter de straal, hoe groter de kans dat de verbinding ionische bindingen zal hebben. Het wordt meestal gevormd tussen een metaal en een niet-metaal atoom.

Eigenschappen van ionische bindingen

Er zijn de volgende eigenschappen van ionische bindingen.

• Ze bestaan in vaste toestand.
• Ionische bindingen zijn hard door hun kristallijne aard en hebben ook een hoog smelt- en kookpunt.
• Dit type binding heeft een hoge bindingsenergie dan de metaalbinding.
• Ze zijn niet-smeedbaar en niet-geleidbaar.
• In vergelijking met andere bindingen wordt dit beschouwd als geen goede geleider van elektriciteit, maar in gesmolten toestand kan het wel elektriciteit geleiden door de aanwezigheid van ionen die als ladingsdragers fungeren.
• Ionische binding dissocieert in een ion, omdat deze in water oplosbaar zijn.
• Deze binding wordt beschouwd als de sterkste binding dan andere en is zeer bros.

Voorbeeld: Hieronder volgen enkele voorbeelden van ionische bindingen

KCl (Kaliumchloride)), CsF (Cesiumfluoride), BeS (Berylliumsulfide), NaCl (Natriumchloride) enz.

Metallische binding

Het is het type van chemische binding dat atomen bij elkaar houdt onder de metalen en de vrije elektronen deelt onder het rooster van kationen. Zoals het voorkomt in metalen of legeringen zogenaamde metallische binding. Het verschilt van de covalente binding omdat de ionisatie-energie voor elektronen die de buitenste banen van de metallische elementen bezetten veel kleiner is.

Wanneer de hybridisatie afwezig is leidt de s-orbitaal (die overlapping mogelijk maakt met maximaal 12 verdere s-orbitalen van de omringende atomen) tot de vorming van een ‘metallische’ binding (niet-directioneel) terwijl de d-orbitaal leidt tot de vorming van een ‘covalente’ binding (directioneel).

Verschillende factoren zijn van invloed op de sterkte van een metaalbinding, zoals het totale aantal gedelokaliseerde elektronen, de grootte van de positieve lading van het metaalkation en de ionstraal van het kation.

• Voorbeelden: Legeringen worden gevormd door metaalbinding. Voorbeeld van legeringen zijn messing (Cu en Zn) en staal (C en Fe) De andere voorbeelden van metaalbindingen zijn ijzer, kobalt, calcium en magnesium, zilver, goud enz.

Eigenschappen van metaalbindingen

Volgende zijn de eigenschappen van metaalbinding bevattende verbindingen

• Metaalbindingen bevinden zich meestal in de vaste toestand.
• Ze zijn gewoonlijk hard van aard en hebben geen bepaalde vorm.
• Als we de oplosbaarheid in apolaire en polaire oplosmiddelen zien, zijn ze onoplosbaar
• De meeste metalen zijn uitstekende elektrische geleiders omdat de elektronen in de elektronenzee vrij zijn om te bewegen en de lading te dragen.
• Metallische bindingen zijn kneedbaar en buigzaam met hoge smelt- en kookpunten, evenals een lage vluchtigheid.

Belangrijkste verschil tussen ionische, covalente en metaalbinding

Covalente binding	Ionische binding	Metaalbinding
Deling van elektronen tussen twee atomen	Volledige overdracht van elektronen	Deling van elektronen tussen metaalroosters
Gedeeltelijk aanwezig bij niet-metalen	Aanwezig bij metalen en niet-metalen	Aanwezig bij de metalen
Sterke binding dan metaalbinding	Meest sterke binding	Zwakke binding dan andere binding
bestaat in vaste, vloeibare en gasvormige toestand	Vertreedt als vaste stof	Vertreedt in vaste toestand
Binding is directioneel	Binding is niet directioneel	Binding is niet directioneel
Elektronegativiteit voor polaire covalenten is 0.5-1,7 en voor apolaire covalente is ˂ 0,5.	˃ 0,7 is elektronegativiteit	Elektronegativiteit niet vereist.