Alai

O legătură chimică este fenomenul fizic și interacțiunea substanțelor chimice care sunt ținute împreună prin atracția atomilor unul față de celălalt.

Această asociere a atomilor ajută la formarea de molecule, ioni, cristale etc. prin intermediul partajării, dar și al schimbului de electroni – sau al forțelor electrostatice.

Există diferite tipuri de legături chimice, inclusiv legăturile covalente, legăturile ionice, legăturile metalice, legăturile de hidrogen etc. Legăturile covalente și ionice sunt principalele cazuri de legături chimice.

Legături covalente

Se mai numește legătură moleculară, partajarea reciprocă a uneia sau mai multor perechi de electroni între doi atomi. Aceste perechi de electroni care participă la legătură sunt cunoscute sub numele de perechi partajate sau perechi de legătură, iar electronii partajați situați în spațiul dintre cele două nuclee se numesc electroni de legătură, iar echilibrul stabil al forțelor de atracție și de respingere dintre atomi atunci când aceștia împart electroni, este cunoscut sub numele de legătură covalentă.

Natura interacțiunii dintre atomi depinde de electronegativitatea lor relativă (capacitatea unui atom de a atrage atomul sau perechea de legătură). Atunci când diferența dintre electronegativitățile a doi atomi este prea mică pentru ca un transfer de electroni să aibă loc pentru a forma ioni se formează o legătură covalentă. Acești atomi au o energie de ionizare foarte mare.

Atomii își împart electronii pentru a obține configurația de octet în învelișul de valență. În mod normal, conține energia de aproximativ ~80 kilocalorii pe mol (kcal/mol). Legăturile covalente rareori se rup spontan după ce se formează.

Legătură covalentă formată între două nemetale sau între două elemente identice (sau similare). Legăturile covalente din cadrul moleculelor sunt foarte puternice, iar interacțiunile covalente sunt foarte direcționale și depind de suprapunerea orbitală.

Proprietățile legăturii covalente

Compușii covalenți conțin următoarele proprietăți:

• În stare fizică, pot exista sub formă de solide, lichide sau gaze.
• Moleculele de legătură covalentă au forme definite.
• Nu sunt tari, de obicei, sunt moi și ceroase prin natura lor. Acest lucru se datorează prezenței unui nor de electroni între fiecare strat de atomi de carbon.
• Sunt ușor solubile în solvenți nepolari și insolubile în solvenți polari.
• Compușii care conțin legături covalente sunt neconductori de sarcină electrică sau au o conductivitate foarte scăzută din cauza absenței ionilor încărcați sau a electronilor liberi. Dar grafitul este bun conducător deoarece acolo vedem un nor de electroni.
• Ei sunt proști conductori de căldură. Moleculele lor sunt lipsite de electroni liberi și asta obstrucționează fluxul de energie termică.
• Sunt foarte slabe sau nemaleabile sau neductibile. Compușii covalenți mai mici, cu legături slabe, sunt frecvent moi și maleabili
• Compușii covalenți au puncte de fierbere scăzute. Acest lucru poate fi atribuit forței lor slabe de atracție între diferiți atomi legați.

Exemple

HCl, H2O, PCl5 etc. sunt exemple de legături covalente.

Tipuri de legături covalente

Există următoarele tipuri de legături covalente bazate pe electronegativitatea care joacă un rol vital în determinarea diferitelor tipuri de legături covalente.

1. Legătura covalentă polară
2. Legătura covalentă nepolară

Legătura covalentă polară

Se formează între doi atomi nemetalici care au electronegativități diferite și își împart electronii (partajare inegală a electronilor) într-o legătură covalentă. Se formează între doi atomi diferiți.

În ea o parte din densitatea de electroni a perechii de electroni de legătură este mai aproape de unul dintre nucleele legate, creând centre atomice parțial pozitive și negative, cu amploarea transferului de sarcină. Acest lucru depinde de electronegativitățile relative ale celor doi atomi. Norul de electroni se va deplasa către acel atom care are o electronegativitate ridicată.

Acesti compuși pot exista sub formă de solide datorită forței mai mari a interacțiunilor și au puncte de topire și de fierbere ridicate. Ei sunt solubili în compuși polari, cum ar fi apa.

Exemplu: Exemple de legături polare-covalente sunt:

• Legături între hidrogen și alte elemente cum ar fi oxigenul (H2 O).
• Legătură între hidrogen și alți atomi cum ar fi Cl (HCl)și F (HF)

Legătură covalentă nepolară

Se formează între doi aceiași atomi care au aceleași electronegativități și își împart electronii în mod egal într-un compus covalent. Diferența de electronegativitate este în cea mai mare parte neglijabilă în legăturile covalente nepolare.

Există sub formă de gaz, dar rareori sub formă lichidă și sunt foarte moi în natură. Au puncte de fierbere și de topire scăzute și sunt solubile în solvenți nepolari.

Exemple:

H2, N2, O2, Cl2 etc. sunt exemple de legături covalente nepolare

Alte tipuri de legături covalente

Există diferite alte tipuri de legături covalente bazate pe numărul de electroni comuni împerecheați.

• Legătura covalentă simplă
• Legătura covalentă dublă
• Legătura covalentă triplă

Legătura covalentă simplă

În legătura covalentă simplă doar o singură pereche de electroni este împărțită între doi atomi. Ea este reprezentată printr-o singură liniuță (-). Este o legătură mai slabă în comparație cu legătura dublă și triplă. Are o densitate mai mică. Este cea mai stabilă legătură

Exemplu: Legătura dintre hidrogen și hidrogen (H-H) este un exemplu de legătură covalentă simplă. Un alt exemplu de legătură covalentă este F2, HCl etc.

Legătura covalentă dublă

Atunci când două perechi de electroni sunt împărțite între doi atomi, legătura formată se numește legătură dublă. Ea este reprezentată prin câte o liniuță (=). Este formată dintr-o legătură Pi și o legătură sigma. Este o legătură puternică în comparație cu cea simplă, dar este o legătură mai puțin stabilă.

Exemplu: Legătura dintre doi atomi de oxigen (O=O) este un exemplu de legătură covalentă dublă. Alte exemple sunt CO2, C2H4, acetona, ozonul, etc.

Legătură covalentă triplă

Într-o legătură covalentă triplă, trei perechi de electroni sunt împărțite între doi atomi. Este cea mai puțin stabilă decât tipurile generale de legături covalente. Este reprezentată prin trei liniuțe (≡).

Exemplu: N≡N este un exemplu de legătură covalentă triplă.

Legături ionice

O legătură ionică se mai numește și legătură covalentă electronică, formată prin transferul complet al unor electroni (din orbitalul cel mai exterior) de la un atom la altul. Transferul de electroni produce ioni negativi numiți anioni (Atomul care capătă unul sau mai mulți electroni) și ioni pozitivi numiți cationi (Atomul care pierde unul sau mai mulți electroni).

Acesti ioni se atrag reciproc. Aceștia se dezvoltă prin atracția electrostatică a elementelor cu sarcini electrice opuse. Ei se formează între atomi cu diferențe mari de electronegativitate. În formarea legăturii ionice, prin câștigarea sau pierderea de electroni de la atomi se realizează octetul. În această legătură, ionii sunt dispuși într-o matrice tridimensională sau cristale și se disociază în ioni în soluție.

Este o caracteristică comună a compușilor anorganici și a sărurilor moleculelor organice. Legăturile ionice depind de raza atomului, cu cât raza este mai mare, cu atât este mai probabil ca compusul să aibă legături ionice. Se formează mai ales între un atom metalic și unul nemetalic.

Proprietățile legăturilor ionice

Există următoarele proprietăți ale legăturii ionice.

• Există în stare solidă.
• Legăturile ionice sunt dure din cauza naturii cristaline și au, de asemenea, puncte de topire și de fierbere ridicate.
• Acest tip de legătură are o energie de legătură mare decât legătura metalică.
• Sunt nemaleabile și neductibile.
• În comparație cu alte legături, aceasta este considerată a nu fi un bun conducător de electricitate, dar în stare topită poate conduce electricitatea datorită prezenței ionilor care acționează ca purtători de sarcină.
• Legătura ionică se disociază într-un ion, deoarece acestea sunt solubile în apă.
• Această legătură este considerată cea mai puternică legătură decât altele și este foarte fragilă.

Exemplu: Următoarele sunt câteva exemple de legături ionice

KCl (clorură de potasiu)), CsF (fluorură de cesiu), BeS (sulfură de beriliu), NaCl (clorură de sodiu) etc.

Legătura metalică

Este tipul de legătură chimică care ține împreună atomii între metale și împarte electronii liberi între rețeaua de cationi. Așa cum a apărut în metale sau aliaje așa-numita legătură metalică. Este diferită de legătura covalentă deoarece energia de ionizare pentru electronii care ocupă orbitalii externi ai elementelor metalice este mult mai mică.

Când hibridizarea este absentă, orbitalul s (care permite suprapunerea cu până la 12 alți orbitali s ai atomilor din jur) duce la formarea legăturii „metalice” (nedirecțională), în timp ce orbitalul d duce la formarea legăturii „covalente” (direcțională).

Diferiți factori afectează puterea unei legături metalice, printre care se numără, numărul total de electroni delocalizați, Magnitudinea sarcinii pozitive deținute de cationul metalic, raza ionică a cationului.

• Exemple: Aliajele se formează prin legături metalice. Exemple de aliaje sunt alama (Cu și Zn) și oțelul (C și Fe) Celelalte exemple de legături metalice sunt fierul, cobaltul, calciul și magneziul, argintul, aurul etc.

Proprietăți ale legăturilor metalice

În continuare sunt prezentate proprietățile compușilor care conțin legături metalice

• Legăturile metalice sunt de obicei în stare solidă.
• De obicei sunt tari în natură și nu au o formă definită.
• Dacă vedem solubilitatea sa în solvenți nepolari și polari sunt insolubile
• Majoritatea metalelor sunt excelenți conductori electrici deoarece electronii din marea de electroni sunt liberi să se miște și să transporte sarcina.
• Legăturile metalice sunt maleabile și ductile, cu puncte de topire și de fierbere ridicate, precum și cu volatilitate scăzută.

Principala diferență între legăturile ionice, covalentă și legătura metalică

Legătură covalentă	Legătură ionică	Legătură metalică
Părtașie de electroni între doi atomi	Transfer complet de electroni	Părtașie de electroni între rețelele metalice
Prezent între non-metale	Prezent între metale și nemetale	Prezent între metale
Legătură mai puternică decât legătura metalică	Legătura cea mai puternică	Legătură mai slabă decât alte legături
Există în solid, stare lichidă și gazoasă	Estrăinează în stare solidă	Estrăinează în stare solidă
Legătura este direcțională	Legătura nu este direcțională	Legătura nu este direcțională
Electronegativitatea pentru covalentul polar este 0.5-1,7 iar pentru covalentul nepolar este ˂ 0,5.	˃ 0,7 este electronegativitatea	Electronegativitatea nu este necesară.