فهرست

 

پيوند كووالانسي

 

تشكيل و خواص مواد مولكولي

 

همپوشاني اربيتال

 

پيوندهاي ساده دو گانه و سه گانه

 

خواص مواد مولكولي

 

ساختمان‌هاي لوويس، قاعدة هشتايي

 

ساختمان‌هاي لوويس شامل پيوندهاي چندگانه

 

*استثناء در مورد قاعدة هشت‌تائي

 

ساير مولكولها

 

قطبيت مولكولها

 

دافعه جفت الكترون

 

 

پيوند كووالانسي

 

پيوند يوني حاصل از تركيب يك  فلز و نا فلز مي‌باشد. مواد زيادي وجود دارند كه داراي پيوندهاي يوني نيستند. پيوند يوني در عناصري كه تمام اتم‌هاي آنها يكسانند، نمي‌تواند تشكيل شود براي مثال يك اتم هيدروژن نمي‌تواند الكترون را به اتم‌ هيدروژن ديگر كه الكترود نگاتيوي كاملاَ يكسان دارد منتقل كند. علاوه بر آن، خواص بسياري از تركيبات نشان مي‌دهد كه اين تركيبات از يون تشكيل نشده‌اند. اين واقعيت كه آب در دماي اتاق مايع است، نشان مي‌دهد كه اين تركيب يوني نيست. اين مسأله با خاصيت ديگري از آب تأييد مي‌شود. آب، برخلاف همة تركيبات يوني در حالت مايع و خالص رساناي الكتريسيته نيست.

 

نوع پيوندي كه در هيدروژن، آب،( و بسياري از مواد ديگر) وجود دارد پيوند كووالانسي يا پيوند جفت- الكترون ناميده مي‌شود. اين پيوند از اشتراك يك جفت الكترون ميان دو اتم بوجود مي‌آيد. اين الكترونها در بيروني‌ترين سطح اصلي انرژي قرار دارند و الكترونهاي والانس ناميده مي‌شود. بطور كلي تشكيل يك پيوند كووالانسي را مي‌توانيم به صورت زير نشان دهيم.

 

 

 

M.Nنمايشگر دو اتم هستند. نقطه‌ها نماينده الكترونهاي والانس هستند. دو نقطه ميان دو اتم در محصولها نماينده الكترونهاي به اشتراك گذاشته شده هستند. همچنين، نشان دهنده پيوند كووالانسي هستند كه اتم‌ها را به يكديگر متصل نگاه مي‌دارد. معمولاَ پيوند كووالانسي را بجاي يك جفت با يك با خط مستقيم نشان مي‌دهند. بنابراين مي‌توانيم بنويسيم:

 

 

 

خط تيره ميان دو اتم نشان دهنده يك جفت الكترون اشتراكي است.

 

چون تشكيل يك پيوند كووالانسي شامل به اشتراك گذاشتن الكترونهاست، بنابراين، اين پيوند وقتي تشكيل مي‌شود كه دو اتم داراي الكترونگاتيوهاي يكسان باشند. عملاَ وقتي دو اتم، غير فلز باشند، اين پيوند بوجود مي‌آيد. همة عناصر غير فلزي با خود و با ساير نافلزها( غير فلزها) پيوند كووالانسي تشكيل مي‌دهند. از اينرو پيوند كووالانسي را در عناصر زير مي‌يابيم:

 

-         در گروه 7 جدول تناوبي( همچنين هيدروژن)

 

-          در گروه 6

 

-         نيتروژن و فسفر در گرو 5

 

-          كربن و سيلسيم در گروه 4

 

-  بعلاوه تركيبات حاصل از اين عناصر با يكديگر، پيوند كووالانسي دارند.

 

همة مولكولها، خواه بصورت عنصر ياتركيب، با پيوند كووالانسي به يكديگر متصلند.

 

 

 

تشكيل و خواص مواد مولكولي:

 

روند تركيب اتمهاي مجزا و تشكيل مولكول هميشه گرماده است. براي مثال در نظر بگيريد كه هنگام نزديك شدن دو اتم هيدروژن چه اتفاقي مي‌افتد. براي هر مول  توليد شده  Kcal104 انرژي آزاد مي‌شود.

 

 

 

در اين معادله نشان مي‌دهد كه پيوند كووالانسي نگهدارندة مولكول  بسيار قوي است. درواقع به عنوان يك قاعدة كلي مي‌توان گفت كه قدرت پيوند كووالانسي در حدود قدرت پيوندهاي يوني است.

 

 

همپوشاني اربيتال

 

اين مطلب كه اشتراك يك جفت الكترون ميان دو اتم باعث تشكيل يك مولكول پايدار مي‌شود مطلبي روشن نيست، در يكي از روشهاي ارائه پيوند كووالانسي اثر تشكيل پيوند را برروي ابر الكتروني اطراف هستة يك اتم بررسي مي‌كنند. اتم Hدر اربيتال Sداراي يك الكترون است. با نزديك شدن دو اتم هيدروژن به يكديگر اربيتالهاي 1sاتم‌هاي هيدروژن هم‌پوشاني مي‌كنند

 

( شكل 1-1). و در اين حالت دو الكترون توسط دو هسته جذب مي‌شود و بيشتر درميان دو هسته قرار مي‌گيرند تا در دو انتهاي مولكول  در اين شرايط نيروهاي جاذبة ميان ذرات با بار مخالف ( الكترون –پروتون) بر نيروهاي ديگر غلبه مي‌كنند. اين نيروها از نيروهاي دافعه ميان ذرات با بار يكسان( الكترون –الكترون و پروتون- پروتون) قويتر است. در نتيجه، مولكول تا حدود  پايدار است.

 

اين مدل پيوند كووالانسي از مواد مولكولي آشنا»توضيح مي‌دهد«.

 

براساس اين مدل براي تشكيل يك پيوند كووالانسي هر دو اتم شركت كننده بايد يك اربيتال نيمة پر داشته باشند. در صورت درستي اين مسأله دو اربيتال( از هر اتم يك اربيتال) همپوشاني مي‌كنند و يك پيوند جفت الكتروني پايدار تشكيل مي‌دهند. همانطور كه ديده شد اين همپوشاني هنگامي روي مي‌دهد كه دو اتم هيدروژن كه هر يك داراي اربيتال نيم پر S‌1هستند به يكديگر نزديك شوند.

 

 

 

                H     H                      H    +   H

 

    

 

       مولكول H2                            هيدروژن       هيدروژن 

 

 

محصول عمل، مولكول  است كه اتم‌هاي آن با يك پيوند جفت الكتروني به هم متصل شده‌اند. در مقابل اتم هليم را با آرايش  در نظر بگيريد چون اربيتال‌ در اين اتم با دو الكترون پر شده است همپوشاني نمي‌تواند صورت بگيرد.

 

هيچ واكنشي روي نمي‌دهد 

 

ميان اتم‌هاي Heپيوندي تشكيل نمي‌شود مولكول 2 Heشناخته نشده است.

 

 

 

پيوندهاي ساده دو گانه و سه گانه

 

پيوندي كه شامل يك جفت الكترون باشد پيوند ساده ناميده مي‌شود. امكان دارد كه دو اتم بيش از يك جفت الكترون به اشتراك بگذارند اگر اتم‌ها دو جفت الكترون به اشتراك بگذارند ميگوئيم كه بين اتم‌ها پيوند دو گانه برقرار شده است اگر سه جفت الكترون به اشتراك گذاشته شود يك پيوند سه گانه بوجود مي‌آيد پيوندهاي دو گانه و سه گانه مانند پيوندهاي ساده با خطوطي كه نمايانگر جفتهاي الكتروني هستند نشان داده مي‌شوند خواهيم داشت:

 

پيوند سادهA-A      پيوند دو گانه A=A      پيوند سه گانه AA

 

پيوندهاي دو گانه يا سه گانه فقط ميان چند نوع اتم تشكيل مي‌شود كه معمول‌ترين آنها N,O,Cاست.

 

براي نشان دادن اختلاف ميان پيوندهاي ساده دو گانه و سه گانه سه هيدروكربن را كه در هر يك دو اتم كربن وجود دارد در نظر بگيريد. فرمول مولكولي اين سه هيدروكربن متفاوت است.

 

 اين مولكولها داراي خواص فيزيكي و شيميايي بسيار گوناگوي هستند. در اتان ميان اتمهاي كربن يك پيوند ساده وجود دارد در اتيلن    دو اتم كربن با يك  پيوند دو گانه بهم متصل شده‌اند سرانجام در استيلن  ميان دو اتم كربن يك پيوند سه گانه وجود دارد ساختمان اين مولكولها عبارت است از:

 

 

            H    H

 

 

H                 H

 

 

 

H                 H

 

 

استيلن                اتيلن                         اتان

 

 

خواص مواد مولكولي

 

مواد مولكولي باتركيبات يوني تفاوتهاي بسياري دارند دو اختلاف ميان آنها از اهميت خاصي برخوردار است.

 

1)نقطه ذوب و جوش مواد مولكولي به عنوان يك گروه از تركيبات يوني كمتر است. بطور نمونه مواد مولكولي در دماي اتاق و فشار اتمسفر بصورت گاز، مايع، يا جامداتي با نقطة ذوب پائين هستند. اين خاصيت بازتابي از اين واقعيت است كه براي ذوب كردن يا بجوش آوردن يك مادة مولكولي نيازي به شكستن پيوندهاي شيميايي نيست. آنچه كه ما بايد انجام دهيم، اين است كه مولكولها را از يكديگر جا سازيم و براي اينكار انرژي نسبتاَ كمي لازم است. از طرف ديگر در تركيبات يوني پيوندهاي شيميايي ميان يونهاي با بار مخالف بايد شكسته شود.( شكل 1-2)

 

2)مواد مولكولي در حالت خالص رساناي جريان الكتريسيته نيستند. زيرا از مولكولهاي بدون بار تشكيل شده‌اند. براي مثال آب خالص كه از مولكولهاي‌ خنثي تشكيل شده است رسانا نيست.

 

 

 

 

 

بلور يوني                        بلور ملكولي

 

 

 

در يك بلور مولكولي ميان مولكولها، پيوندهاي قوي وجود ندارد، بنابراين بلور بآساني ذوب يا حتي تبخير مي‌شود در يك بلور يوني همة يونها با پيوندهاي يوني به يكديگر متصلند بلور بآساني ذوب نمي‌شود و بخار كردن آن بسيار مشكل است.

 

 

 

ساختمان‌هاي لوويس، قاعدة هشتايي

 

يونهاي حاصل از اتم‌هاي غير فلز داراي ساختمان گاز نجيب هستند براي مثال اتم هيدروژن با بدست آوردن يك الكترون يون  تشكيل مي‌دهد.

 

           

 

 آرايش الكتروني يون هيدريد، مانند هليم، ، است. در سال 1916، شيميداني امريكايي بنام جي. ان. لوويس خاطر نشان ساخت كه اتم‌هاي غير فلز به روشي كاملاَ متفاوت مي‌توانند به ساختمان گاز نجيب برسند. اين كاز با به اشتراك گذاشتن الكترونها با ساير اتم‌ها انجام مي‌شود. دوباره اتم هيدروژن را در نظر بگيريد. اين اتم باتشكيل يك پيوند جفت الكتروني با اتم ديگر دومين الكترون اشتراكي را از اتم ديگر بدست مي‌آورد اين الكترون وارد اربيتالS1 مي‌شود، بنابراين اتم هيدروژن در مولكولهايي مانند   و يا HF، داراي آرايش الكتروني هليم، ، مي‌شود. بنابراين در  خواهيم داشت:

 

 

 

H            :      H

 

هر اتم با دو الكترون احاطه شده است.

 

اين انديشه كه اتم‌هاي غير فلزي با تشكيل پيوند كووالانسي به آرايش گاز نجيب مي‌رسند، انديشه‌اي بسيار مفيد است. به يك معنا اين مطلب به توجيه پايداري پيوند كووالانسي در بسياري از مولكولهاي ساده، كمك مي‌كند. همچنين در پيش‌بيني فرمول مواد مولكولي مفيد واقع مي‌شود. سرانجام، اين انديشه باعث مي‌شود تا آرايش هندسي و قطبيت مولكولها را به هم مرتبط سازيم لوويس براي توجيه چگونگي تشكيل پيوند كووالانسي و بدست آوردن آرايش الكتروني گاز نجيب، طرحي ارائه داده كه امروزه از آن استفاده مي‌كنيم. اين طرح شامل شكلهايي است كه  به ساختمانهاي لويس معروف شده است.

 

 

 

شيمي وپيوندها

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.