توضیح کاملی در باره پیوندهای کووالانسی و یونی میخواستم مرسی
پیوند یونی نوعی از پیوند شیمیایی است که برپایه نیروی الکترواستاتیک بین دو یون با بار مخالف شکل میگیرد.پیوند یونی جاذبه بین یون های نا همنام است.
ترکیبات یونی متشکل از تعداد زیادی آنیون و کاتیون هستند که با طرح معین هندسی در کنار هم قرار گرفتهاند و یک بلور بوجود میآورند. هر بلور، به سبب جاذبههای منفی ـ مثبت یونها به هم، نگهداشته شده است. فرمول شیمیایی یک ترکیب یونی نشانه سادهترین نسبت یونهای مختلف برای به وجود آوردن بلوری است که از نظر الکتریکی خنثی باشد.
* شکنندگی :
مواد مرکب یونی شکنندهاند. زیرا که ساختار جامد آنها آرایه منظمی از یونهاست. مثلا ساختار سدیم کلرید (NaCl) را در نظر بگیرید. هرگاه یک سطح از یونها فقط به فاصله یک یون در هر جهت جابجا شود، یونهایی که بار مشابه دارند درکنار یکدیگر قرار میگیرند و یکدیگر را دفع میکنند و چون جاذبهای در کار نیست بلور میشکند. سدیم کلرید را نمیتوان با چکش کاری ، به ورقههای نازک تبدیل کرد. با چنین عملی بلور نمک خرد و از هم پاشیده میشود.
گروههای حاوی پیوند یونی
عناصرگروه IA (فلزات قلیایی)
یعنی Li ، Na ، K ، Rb ، Cs ، هر یک به ترتیب یک الکترون بیشتر از گازهای نجیب ، (He ، Kr ، Ne ، Ar ، Xe) دارند. اگر هر یک از این فلزات از هر اتم یک الکترون از دست بدهند، جزء باقیمانده آرایش الکترونی گاز نجیب متناظر خود را پیدا میکند. مثلا ، Li یک الکترون والانس در آرایش حالت پایه دارد. از دست دادن یک الکترون موجب میشود که Li ساختار الکترونی He را پیداکند. یک اتم Li که فقط دو الکترون و سه پروتون داشته باشد، بار +1 خواهد داشت.
یک اتم باردار مانند یا یک گروه از اتمهای باردار ، مانند گروه سولفات را یون میگویند.
عناصر گروه IIA (فلزات قلیایی خاکی)
هریک دو الکترون والانس دارند. پس برای اینکه mg ، ca ، sr ، ba ساختار گاز نجیب را به دست آورند اتمهای هرعنصر باید دو الکترون از دست بدهند. از دست رفتن دو الکترون موجب میشود که دو پروتون در هسته خنثی نشده بماند. پس هر یون بار +2 خواهد داشت. برای جدا شدن سومین الکترون لازم است جفت الکترونهای تراز اصلی با انرژی پایینتر شکسته شود. این امر انرژی زیادتری میخواهد. جداشدن الکترونها از فلزات و تشکیل یونهای مثبت حاصل از آنها را میتوان به راههای مختلف ترسیم کرد.
پس جدا شدن یک الکترون از یک اتم معین جداشدن الکترونهای بعدی به ترتیب مشکلتر میشود. زیرا با از دست رفتن هر الکترون بار مؤثر زیادتری میشود و الکترونهای باقیمانده را محکمتر نگاه میدارد. بطور خلاصه یونهای مثبت وقتی تشکیل میشوند که اتمهای فلزی یک الکترون (گروهIA ) دو الکترون (گروهIIA) و یا سه الکترون (گروهIIIA) به اتمهای غیر فلزی میدهند. یونهای حاصل آرایش الکترونی یکسان با یک گاز نجیب دارند.
عناصر گروه VIIA (هالوژنها)
یونهای مثبت در حضور یونهای منفی پایدار میشوند. خنثی شدن بار ، هر دو نوع یون را پایدار میکند. یونهای منفی پایدار ، از اتمهایی که شش یا هفت الکترون والانس دارند، تولید میشوند. اینگونه اتمها آنقدر الکترون بدست میآورند تا ساختار گاز نجیب را پیدا کنند. مثلا اتمهای عناصر گروه VIIA (هالوژنها) هفت الکترون والانس دارند و هر یک ، یک الکترون میخواهند تا آرایش الکترونی یک گاز نجیب را پیدا کنند.
اگر اتمهای F ، Cl ، Br ، I هر یک ، یک الکترون بدست آورند، یونهای حاصل یعنی ، ، ، به ترتیب آرایش الکترونی را خواهند داشت.
عناص گروه VIA (گروه اکسیژن)
اتم عناصر (VIA) برای رسیدن به ساختار الکترونی یک گاز نجیب هریک دو الکترون نیاز دارند. اضافه شدن دو الکترون به هر اتم ، سبب تولید میشود. روند به دست آوردن الکترون توسط غیرفلزات ، مانند از دست دادن الکترون توسط فلزات را میتوان به راههای متفاوت ترسیم کرد. بطور خلاصه غیرفلزات یک ، دو ، یا سه الکترون از فلزات میگیرند و یون منفی ایجاد میکنند.
این یونهای منفی همگی الکترونهای والانس جفت شده و آرایش هشت الکترونی پایدار گازهای نجیب را دارند.
فرمول شیمیایی مواد مرکب یونی
فرمول شیمیایی یک ماده مرکب از لحاظ الکتریکی خنثی است. خنثی بودن الکتریکی مستلزم آن است که شمار بارهای مثبت و منفی در بلور ماده مرکب برابر باشند. دو برای هر ، سه یون برای دو یون Al^3+ و الی آخر. در بلور نمک طعام یونهای با جاذبه الکتریکی میان بارهای مخالف ، در جای خود نگاه داشته شدهاند.
علاوه بر این ، برای خنثی بودن این ماده مرکب باید نسبت یونهای سدیم به یونهای کلرید 1 به 1 باشد. در این صورت سادهترین فرمول آن خواهد بود. در ساختار بلورین هر یون سدیم با هر شش یون کلرید اطراف آن جذب میشود. به همین طریق هر یون کلرید با هر شش یون سدیم اطراف آن جذب میشود.
در ساختارهای یونی هیچ مولکول تک اتمی وجود ندارد، یعنی هیچ یون خاصی وجود ندارد که منحصرا به یک یون دیگر بپیوندد.
پیوند کووالانسی
در
ترکیب یونی، اتمها با از دست دادن یاگرفتن الکترون، مدار بیرونی خود را پر میکنند. اما در پیوند اشتراکی (کووالانسی) اتمها میتوانند با به اشتراک گذاشتن الکترونها مدار خویش را پر کنند و به هشتایی پایدار
گاز نجیب قبل از خودشان برسند. پیوند کووالانسی در اثر نیروی جاذبهٔ الکتریکی به وجود میآید. مثلا: هنگامی که دو اتم هیدروژن به هم نزدیک میشوند، جاذبهٔ الکتریکی بین آنها ایجاد میشود و دو اتم با به اشتراک گذاشتن یک الکترون کنار هم میمانند. فاصلهٔ بین اتمهای متصل به هم راطول پیوند میگویند. هر چه طول پیوند کمتر باشد، انرژی آن بیشتر است. انرژی پیوند، انرژی لازم برای غلبه بر نیروی جاذبهٔ بین اتمهاست و واحد آن کیلوژول برمول (kJ/mol) است. نقطهٔ ذوب و جوش ترکیبهایی که پیوند کووالانسی دارند خیلی پایینتر از ترکیبات یونی است. این ترکیبها نارسانای برق هستند. پیوند کووالانسی اغلب بین دو اتم نافلز است. مثلا: دو اتم کربن با چهار اتم هیدروژن یک پیوند کووالانسی را به وجود میآورند که به اتیلن معروف است. به مولکولهایی که با پیوند کووالانسی به وجود میآیند ترکیب مولکولی یا جامد مولکولی میگویند.
اطلاعات اولیه
میلیونها ماده مرکب شناخته شده فقط از غیر فلزات ترکیب یافتهاند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هر اتم 4 ، 5 ، 6 یا 7 الکترون والانس دارند. بنابراین الکترونهای والانس اتمهای غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتمها نمیتوانند با از دست دادن آنها ساختار یک گاز نجیب را به دست آورند. معمولا غیر فلزات با جفت کردن الکترونها پیوند ایجاد میکنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیب میرسند.
استحکام پیوند کووالانسی
آنچه اتمهای یک ملکول را به هم نگه میدارد، پیوند کووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترونها ، به جای آنکه از اتمی به اتم دیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته میشوند. استحکام پیوند کووالانسی ناشی از جاذبه متقابل دو هسته مثبت و ابر منفی الکترونهای پیوندی است. یا به عبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب میکنند.
نحوه تشکیل اوربیتال مولکولی
دو اوربیتال به نحوی همپوشانی میکنند که ابرهای الکترونی ، در ناحیه بین دو هسته ، یکدیگر را تقویت میکنند و احتمال یافتن الکترون در این ناحیه افزایش مییابد طبق اصل طرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیل پیوند اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل میشود.
انواع پیوند کووالانسی
پیوند یگانه کووالانسی
متشکل از یک جفت الکترون (دارای اسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال میکند. سادهترین نمونه اشتراک در مولکولهای دو اتمی گازهایی از قبیل F2 ، H2 و Cl2 دیده میشود. اتم هیدروژن فقط یک الکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترونهای خود را به اشتراک بگذارند، یک جفت الکترون حاصل میشود.
این جفت الکترون پیوندی متعلق به کل مولکول هیدروژن است و به آرایش الکترونی پایدار گاز نجیب هلیم میرسد. هر الکترون هالوژن ، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیل یک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتمها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ، که ویژه گازهای نجیب است، میرسد.
پیوند چند گانه
بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیل شود در این موارد گفته میشود که اتمها با پیوند چند گانه به هم متصلاند. دو جفت الکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه مینامند. اغلب میتوان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یک مولکول بوجود میآورد از تعداد الکترونهای مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ، پیشبینی کرد.
چون برای فلزات شماره گروه در جدول با تعداد الکترونهای والانس برابر است، میتوان پیش بینی کرد که عناصر گروه VIIA مثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ، عناصر گروه VIA مثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ، عناصر VA مثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصر گروه IVA مثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجود خواهند آورد.
نماد ساختار مولکول
در ساختار اول ، جفت الکترون مشترک با دو نقطه و ساختار دوم با یک خط کوتاه نشان داده شده است.
مانند :
H ― H H : H پیوند یگانه
:Ö=C=Ö: پیوند دو گانه
:N Ξ N: پیوند سه گانه
CΞC پیوند چهارگانه
