NEPOLÁRNÍ KOVALENTNÍ VAZBA: VLASTNOSTI, VZNIK, TYPY - CHEMIE - 2025

Nepolární kovalentní vazba je typ chemické vazby, ve které jsou dva atomy, které mají podobné electronegativities elektronům tvořit molekulu.

Tento typ vazby se vyskytuje ve velkém množství sloučenin, které mají různé vlastnosti, se nachází mezi dvěma atomy dusíku, které jsou plynné druhy (N ₂), a mezi atomy uhlíku a vodíku, které drží molekulu methanu plyn společně. (CH ₄).

Nepolární kovalentní vazba metanu. Podle CNX OpenStax, přes Wikimedia Commons

Je známa jako elektronegativita vůči vlastnosti, kterou mají chemické prvky, které se vztahují k tomu, jak velká nebo malá je schopnost těchto atomových druhů přitahovat elektronovou hustotu k sobě.

Polarita nepolárních kovalentních vazeb se liší v elektronegativitě atomů méně než 0,4 (jak ukazuje Paulingova stupnice). Pokud by byla větší než 0,4 a menší než 1,7, byla by to polární kovalentní vazba, zatímco pokud by byla větší než 1,7, byla by to iontová vazba.

Je třeba poznamenat, že elektronegativita atomů popisuje pouze ty, které jsou zapojeny do chemické vazby, to znamená, když jsou součástí molekuly.

Obecné vlastnosti nepolární kovalentní vazby

Termín "nepolární" charakterizuje molekuly nebo vazby, které nevykazují žádnou polaritu. Pokud je molekula nepolární, může to znamenat dvě věci:

Atomy nejsou propojeny polárními vazbami.

-Má vazby polárního typu, ale tyto byly orientovány tak symetricky, že každý z nich ruší dipólový moment druhého.

Autor: Jacek FH, z Wikimedia Commons

Podobně existuje velké množství látek, ve kterých jejich molekuly zůstávají spolu spojeny ve struktuře sloučeniny, ať už v kapalné, plynné nebo pevné fázi.

Když k tomu dojde, je to z velké části způsobeno tzv. Van der Waalsovými silami nebo interakcemi, kromě teplotních a tlakových podmínek, za kterých dochází k chemické reakci.

K těmto typům interakcí, ke kterým také dochází v polárních molekulách, dochází v důsledku pohybu subatomových částic, zejména elektronů, když se pohybují mezi molekulami.

V důsledku tohoto jevu se elektrony mohou během chvilky hromadit na jednom konci chemického druhu, soustředit se ve specifických oblastech molekuly a dávat mu určitý druh částečného náboje, vytvářející určité dipóly a díky nim molekuly zůstávají docela blízko u sebe. navzájem.

Polarita a symetrie

Tento malý dipól se však netvoří ve sloučeninách spojených nepolárními kovalentními vazbami, protože rozdíl mezi jejich elektronegativitami je prakticky nulový nebo úplně nulový.

V případě molekul nebo vazeb složených ze dvou stejných atomů, to znamená, že když jsou jejich elektronegativity identické, rozdíl mezi nimi je nula.

V tomto smyslu jsou vazby klasifikovány jako nepolární kovalentní, když rozdíl v elektronegativitách mezi dvěma atomy, které tvoří vazbu, je menší než 0,5.

Naopak, když toto odčítání vede k hodnotě mezi 0,5 a 1,9, je charakterizováno jako polární kovalent. Zatímco když tento rozdíl vede k číslu většímu než 1,9, je to rozhodně považováno za vazbu nebo sloučeninu polární povahy.

Tento typ kovalentních vazeb je tedy vytvářen díky sdílení elektronů mezi dvěma atomy, které rovnoměrně vzdávají svou hustotu elektronů.

Z tohoto důvodu, kromě povahy atomů zapojených do této interakce, molekulární druhy, které jsou spojeny tímto typem vazby, mají tendenci být poměrně symetrické, a proto jsou tyto vazby obvykle docela silné.

Jak se tvoří nepolární kovalentní vazba?

Obecně kovalentní vazby vznikají, když se dvojice atomů účastní sdílení párů elektronů nebo když je distribuce hustoty elektronů mezi oběma atomovými druhy stejná.

Lewisův model popisuje tyto svazky jako interakce, které mají dvojí účel: dva elektrony jsou sdíleny mezi zapojeným párem atomů a současně vyplňují nejvzdálenější energetickou hladinu (valenční skořepinu) každého z nich a udělují jim větší stabilita.

Protože tento typ vazby je založen na rozdílu v elektronegativitách mezi atomy, které jej tvoří, je důležité vědět, že prvky s nejvyšší elektronegativitou (nebo více elektronegativní) jsou ty, které přitahují elektrony nejsilněji k sobě.

Tato vlastnost má tendenci se zvyšovat v periodické tabulce ve směru zleva doprava a ve vzestupném směru (zdola nahoru), takže prvkem považovaným za nejméně elektronegativní periodickou tabulku je francium (přibližně 0,7)) a ten s nejvyšší elektronegativitou je fluor (přibližně 4,0).

Tyto vazby se vyskytují častěji mezi dvěma atomy patřícími nekovům nebo mezi nekovem a atomem metaloidní povahy.

Objednávání a energie

Z vnitřního hlediska lze z hlediska energetických interakcí říci, že dvojice atomů se navzájem přitahují a vytvářejí vazbu, pokud tento proces vede ke snížení energie systému.

Podobně, když dané podmínky zvýhodňují vzájemné přitahování atomů, které se vzájemně ovlivňují, přibližují se a to je, když je vazba vytvářena nebo vytvářena; pokud tento přístup a následné spojení zahrnují konfiguraci, která má méně energie než původní uspořádání, ve kterém byly atomy separovány.

Způsob, jakým se atomové druhy kombinují za vzniku molekul, je popsán oktetovým pravidlem, které navrhl americký fyzik-fyzik Gilbert Newton Lewis.

Toto slavné pravidlo hlavně říká, že atom jiný než vodík má tendenci k vazbě, dokud není obklopen osmi elektrony v jeho valenčním obalu.

To znamená, že kovalentní vazba vzniká, když každý atom postrádá dostatek elektronů, aby naplnil svůj oktet, tedy když sdílí své elektrony.

K dosažení stability ve struktuře CO2 je třeba, aby atom uhlíku vytvořil dvě dvojné vazby s každým atomem kyslíku, čímž splní oktetové pravidlo.

Toto pravidlo má své výjimky, ale obecně to závisí na povaze prvků zahrnutých v odkazu.

Typy prvků, které tvoří nepolární kovalentní vazbu

Když se vytvoří nepolární kovalentní vazba, dva atomy stejného prvku nebo různých prvků mohou být spojeny sdílením elektronů z jejich nejvzdálenějších energetických hladin, které jsou k dispozici pro vytvoření vazeb.

Když nastane tato chemická unie, má každý atom tendenci získat nejstabilnější elektronickou konfiguraci, což je ta, která odpovídá vzácným plynům. Každý atom se tedy „snaží“ získat nejbližší konfiguraci vzácného plynu v periodické tabulce, a to buď s méně nebo více elektrony, než byla původní konfigurace.

Když se tedy dva atomy stejného prvku spojí a vytvoří nepolární kovalentní vazbu, je to proto, že toto spojení jim poskytuje méně energetickou a tudíž stabilnější konfiguraci.

Nejjednodušším příkladem tohoto typu je to, že z vodíku (H ₂), ačkoliv jiné příklady jsou kyslík plyny (O ₂) a dusíku (N ₂).

Dva stejné atomy vodíku, ve kterých pár elektronů přitahuje stejným způsobem, což má za následek, že ve vazbě není žádná polarita.

Nepolární kovalentní vazby různých atomů

Nepolární vazbu může být také vytvořena mezi dvěma nekovovými prvky nebo metaloidem a nekovovým prvkem.

V prvním případě jsou nekovové prvky tvořeny těmi, které patří do vybrané skupiny periodické tabulky, mezi které patří halogeny (jod, brom, chlor, fluor), ušlechtilé plyny (radon, xenon, kryptón), argon, neon, helium) a několik dalších, jako je síra, fosfor, dusík, kyslík, uhlík.

Příkladem je spojení atomů uhlíku a vodíku, základ většiny organických sloučenin.

Ve druhém případě jsou metaloidy takové, které mají přechodné vlastnosti mezi nekovy a druhy patřícími do kovů v periodické tabulce. Mezi ně patří mimo jiné germanium, bór, antimon, tellur, křemík.

Příklady

Dá se říci, že existují dva typy kovalentních vazeb. Ačkoli v praxi mezi nimi není žádný rozdíl, jedná se o:

- Když identické atomy tvoří vazbu.

- Když se dva různé atomy spojí a vytvoří molekulu.

Mezi identickými atomy

V případě nepolárních kovalentních vazeb, které se vyskytují mezi dvěma identickými atomy, na elektronegativitě každého nezáleží, protože budou vždy přesně stejné, takže rozdíl v elektronegativitách bude vždy nulový.

To je případ plynných molekul, jako je vodík, kyslík, dusík, fluor, chlor, brom, jod.

Nepolární kovalentní vazba dvou identických atomů kyslíku.

Mezi různými atomy

Naopak, pokud se jedná o svazky mezi různými atomy, je třeba vzít v úvahu jejich elektronegativity, aby byly klasifikovány jako nepolární.

Toto je případ molekuly metanu, kde je dipolový moment vytvořený v každé vazbě uhlík-vodík zrušen z důvodu symetrie. To znamená nedostatek separace nábojů, takže nemohou interagovat s polárními molekulami, jako je voda, což činí tyto molekuly a další polární uhlovodíky hydrofobními.

Další nepolární molekuly jsou: tetrachlormethan (CCl ₄), pentan (C ₅ H ₁₂), ethylen (C ₂ H ₄), oxid uhličitý (CO ₂), benzen (C ₆ H ₆) a toluen (C ₇ H ₈).

Nepolární kovalentní vazba oxidu uhličitého.

Reference

1. Bettelheim, FA, Brown, WH, Campbell, MK, Farrell, SO a Torres, O. (2015). Úvod do obecné, organické a biochemie. Obnoveno z books.google.co.ve
2. LibreTexts. (sf). Kovalentní vazby. Citováno z Chem.libretexts.org
3. Brown, W., Foote, C., Iverson, B., Anslyn, E. (2008). Organická chemie. Obnoveno z books.google.co.ve
4. ThoughtCo. (sf). Příklady polárních a nepolárních molekul. Citováno z thinkco.com
5. Joesten, MD, Hogg, JL a Castellion, ME (2006). Svět chemie: Základy: Základy. Obnoveno z books.google.co.ve
6. Wikipedia. (sf). Kovalentní vazba. Citováno z en.wikipedia.org