พันธะโควาเลนต์มีความแข็งแรงที่สุด ประเภทของพันธะเคมี

ไม่มีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพเกี่ยวกับพันธะเคมี พันธะเคมีแบ่งออกเป็นโควาเลนต์ (พันธะสากล) ไอออนิก (กรณีพิเศษของพันธะโควาเลนต์) โลหะและไฮโดรเจน

พันธะโควาเลนต์

การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นได้จากกลไก 3 ประการ ได้แก่ การแลกเปลี่ยน ผู้บริจาค-ผู้รับ และการกำหนด (ลิวอิส)

ตาม กลไกการเผาผลาญการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเนื่องจากการแบ่งปันคู่อิเล็กตรอนร่วมกัน ในกรณีนี้ แต่ละอะตอมมีแนวโน้มที่จะได้รับเปลือกก๊าซเฉื่อย กล่าวคือ รับระดับพลังงานภายนอกที่สมบูรณ์ การก่อตัวของพันธะเคมีตามประเภทของการแลกเปลี่ยนนั้นแสดงโดยใช้สูตรของ Lewis ซึ่งแต่ละเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมจะแสดงด้วยจุด (รูปที่ 1)

ข้าว. 1 การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุล HCl โดยกลไกการแลกเปลี่ยน

ด้วยการพัฒนาทฤษฎีโครงสร้างอะตอมและกลศาสตร์ควอนตัม การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์จะแสดงเป็นการทับซ้อนของออร์บิทัลอิเล็กทรอนิกส์ (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์เนื่องจากการทับซ้อนกันของเมฆอิเล็กตรอน

ยิ่งวงโคจรของอะตอมทับซ้อนกันมากเท่าใด พันธะก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้น ความยาวพันธะก็จะสั้นลง และพลังงานของพันธะก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น พันธะโควาเลนต์สามารถเกิดขึ้นได้โดยการทับซ้อนกันของวงโคจรที่แตกต่างกัน อันเป็นผลมาจากการทับซ้อนกันของ s-s, s-p orbitals เช่นเดียวกับ d-d, p-p, d-p orbitals ที่มีกลีบด้านข้างทำให้เกิดพันธะเกิดขึ้น พันธะเกิดขึ้นตั้งฉากกับเส้นที่เชื่อมนิวเคลียสของ 2 อะตอม พันธะหนึ่งและหนึ่งสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์พหุคูณ (สองเท่า) ซึ่งเป็นลักษณะของสารอินทรีย์ในประเภทอัลคีน อัลคาเดียน ฯลฯ พันธะหนึ่งและสองก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์พหุคูณ (สาม) ซึ่งเป็นลักษณะของสารอินทรีย์ในประเภทเดียวกัน ของอัลไคน์ (อะเซทิลีน)

การเกิดพันธะโคเวเลนต์โดย กลไกการรับผู้บริจาคลองดูตัวอย่างแอมโมเนียมไอออนบวก:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (อิเล็กตรอนไม่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเคมีภายในโมเลกุล) และไฮโดรเจนไอออนบวกมีวงโคจรอิสระ ดังนั้นจึงเป็นผู้บริจาคและผู้รับอิเล็กตรอนตามลำดับ

ให้เราพิจารณากลไกการเกิดพันธะโควาเลนต์โดยใช้ตัวอย่างโมเลกุลของคลอรีน

17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

อะตอมของคลอรีนมีทั้งอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวและออร์บิทัลว่าง ดังนั้นจึงสามารถแสดงคุณสมบัติของทั้งผู้บริจาคและผู้รับ ดังนั้นเมื่อโมเลกุลของคลอรีนเกิดขึ้น อะตอมของคลอรีนหนึ่งจะทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคและอีกอะตอมหนึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวรับ

หลัก ลักษณะของพันธะโควาเลนต์คือ: ความอิ่มตัว (พันธะอิ่มตัวเกิดขึ้นเมื่ออะตอมยึดอิเล็กตรอนเข้ากับตัวเองมากที่สุดเท่าที่ความสามารถเวเลนซ์ของมันอนุญาต พันธะไม่อิ่มตัวเกิดขึ้นเมื่อจำนวนอิเล็กตรอนที่เกาะติดน้อยกว่าความสามารถของเวเลนซ์ของอะตอม) ทิศทาง (ค่านี้เกี่ยวข้องกับเรขาคณิตของโมเลกุลและแนวคิดของ "มุมพันธะ" - มุมระหว่างพันธะ)

พันธะไอออนิก

ไม่มีสารประกอบที่มีพันธะไอออนิกบริสุทธิ์ แม้ว่าสิ่งนี้จะเข้าใจได้ว่าเป็นสถานะพันธะเคมีของอะตอม โดยสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรของอะตอมจะถูกสร้างขึ้นเมื่อความหนาแน่นของอิเล็กตรอนทั้งหมดถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากกว่าอย่างสมบูรณ์ พันธะไอออนิกเกิดขึ้นได้เฉพาะระหว่างอะตอมขององค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีและอิเล็กโตรบวกซึ่งอยู่ในสถานะของไอออนที่มีประจุตรงข้าม - แคตไอออนและแอนไอออน

คำนิยาม

ไอออนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งเกิดจากการเอาออกหรือเติมอิเล็กตรอนเข้ากับอะตอม

เมื่อถ่ายโอนอิเล็กตรอน อะตอมของโลหะและอโลหะมีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างเปลือกอิเล็กตรอนที่เสถียรรอบนิวเคลียสของพวกมัน อะตอมของอโลหะจะสร้างเปลือกของก๊าซเฉื่อยที่ตามมารอบๆ แกนของมัน และอะตอมของโลหะจะสร้างเปลือกของก๊าซเฉื่อยก่อนหน้านี้ (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. การก่อตัวของพันธะไอออนิกโดยใช้ตัวอย่างโมเลกุลโซเดียมคลอไรด์

โมเลกุลที่มีพันธะไอออนิกอยู่ในรูปบริสุทธิ์จะพบได้ในสถานะไอของสาร พันธะไอออนิกมีความแข็งแรงมาก ดังนั้นสารที่มีพันธะนี้มีจุดหลอมเหลวสูง พันธะไอออนิกไม่เหมือนกับพันธะโควาเลนต์ตรงที่ไม่มีทิศทางและความอิ่มตัว เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่สร้างโดยไอออนจะทำหน้าที่เท่ากันกับไอออนทั้งหมดเนื่องจากความสมมาตรของทรงกลม

การเชื่อมต่อโลหะ

พันธะโลหะเกิดขึ้นได้ในโลหะเท่านั้น - นี่คือปฏิกิริยาที่เก็บอะตอมของโลหะไว้ในตาข่ายเดียว มีเพียงเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมโลหะที่อยู่ในปริมาตรทั้งหมดเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะ ในโลหะ อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากอะตอมอย่างต่อเนื่องและเคลื่อนที่ไปทั่วทั้งมวลของโลหะ อะตอมของโลหะที่ปราศจากอิเล็กตรอนจะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่ กระบวนการต่อเนื่องนี้ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า "ก๊าซอิเล็กตรอน" ภายในโลหะ ซึ่งยึดอะตอมของโลหะทั้งหมดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา (รูปที่ 4)

พันธะโลหะมีความแข็งแรง ดังนั้นโลหะจึงมีจุดหลอมเหลวสูง และการมีอยู่ของ “ก๊าซอิเล็กตรอน” ทำให้โลหะมีความอ่อนตัวและความเหนียวได้

พันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนเป็นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่จำเพาะเพราะว่า การเกิดขึ้นและความแข็งแกร่งของมันขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของสาร มันถูกสร้างขึ้นระหว่างโมเลกุลที่อะตอมไฮโดรเจนถูกพันธะกับอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูง (O, N, S) การเกิดขึ้นของพันธะไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับเหตุผลสองประการ ประการแรก อะตอมไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องกับอะตอมของอิเล็กโทรเนกาติตีไม่มีอิเล็กตรอนและสามารถรวมตัวเข้ากับเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมอื่นได้อย่างง่ายดาย และประการที่สอง มีเวเลนซ์ s-orbital อะตอมไฮโดรเจนสามารถรับอิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมอิเลคโตรเนกาติตีและสร้างพันธะกับมันผ่านกลไกผู้บริจาคและตัวรับ

สารที่มีโครงสร้างโมเลกุลเกิดขึ้นจากการเชื่อมต่อแบบพิเศษ พันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลทั้งแบบมีขั้วหรือไม่มีขั้ว เรียกอีกอย่างว่าพันธะอะตอม ชื่อนี้มาจากภาษาละตินว่า "co" - "together" และ "vales" - "มีกำลัง" ในวิธีการสร้างสารประกอบนี้ อิเล็กตรอนคู่หนึ่งจะใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมสองอะตอม

พันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้วคืออะไร? หากมีสารประกอบใหม่เกิดขึ้นในลักษณะนี้แล้วการขัดเกลาทางสังคมของคู่อิเล็กตรอนโดยทั่วไปแล้วสารดังกล่าวมีโครงสร้างโมเลกุล: H 2, O 3, HCl, HF, CH 4

นอกจากนี้ยังมีสารที่ไม่ใช่โมเลกุลซึ่งอะตอมเชื่อมต่อกันในลักษณะนี้ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าผลึกอะตอม: เพชร, ซิลิคอนไดออกไซด์, ซิลิคอนคาร์ไบด์ ในนั้นแต่ละอนุภาคจะเชื่อมต่อกับอนุภาคอีกสี่ตัว ส่งผลให้ได้ผลึกที่มีความแข็งแกร่งมาก ผลึกที่มีโครงสร้างโมเลกุลมักจะไม่แข็งแรงมาก

คุณสมบัติของวิธีการสร้างสารประกอบนี้:

• ความหลากหลาย;
• ทิศทาง;
• ระดับของขั้ว
• โพลาไรซ์;
• การจับคู่

Multiplicity คือจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน อาจมีตั้งแต่หนึ่งถึงสาม ออกซิเจนมีอิเล็กตรอนไม่เพียงพอที่จะเติมเปลือกของมัน ดังนั้นมันจึงเพิ่มเป็นสองเท่า ในโมเลกุลไนโตรเจน N2 มีค่าเป็นสามเท่า

ความสามารถในการโพลาไรซ์ - ความเป็นไปได้ของการสร้างพันธะโควาเลนต์และพันธะที่ไม่มีขั้ว ยิ่งกว่านั้นมันอาจมีขั้วไม่มากก็น้อยใกล้กับไอออนิกหรือในทางกลับกัน - นี่คือคุณสมบัติของระดับขั้ว

ทิศทางหมายความว่าอะตอมมีแนวโน้มที่จะเชื่อมต่อในลักษณะที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เป็นเรื่องสมเหตุสมผลที่จะพูดถึงทิศทางเมื่อ p หรือ d ออร์บิทัลเชื่อมต่อกัน S-orbitals มีความสมมาตรเป็นทรงกลม เพราะทุกทิศทางเท่ากัน ใน p-ออร์บิทัล พันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้วหรือแบบมีขั้วจะพุ่งไปตามแกนของพวกมัน เพื่อให้ทั้งสอง "แปด" เหลื่อมกันที่จุดยอด นี่คือพันธะ σ นอกจากนี้ยังมีพันธะ π ที่แข็งแกร่งน้อยกว่าด้วย ในกรณีของ p-orbitals ออร์บิทัล "แปด" จะซ้อนทับกันโดยด้านข้างด้านนอกแกนของโมเลกุล ในกรณีสองหรือสาม p ออร์บิทัลจะเกิดพันธะ σ หนึ่งพันธะ และส่วนที่เหลือจะเป็นชนิด π

การผันคือการสลับระหว่างจำนวนเฉพาะและจำนวนทวีคูณ ทำให้โมเลกุลมีเสถียรภาพมากขึ้น คุณสมบัตินี้เป็นลักษณะของสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อน

ประเภทและวิธีการสร้างพันธะเคมี

ขั้ว

สำคัญ!จะทราบได้อย่างไรว่าสารที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วหรือพันธะมีขั้วอยู่ตรงหน้าเรา? มันง่ายมาก: สิ่งแรกเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่เหมือนกันเสมอ และอย่างที่สอง - ระหว่างอะตอมต่าง ๆ ที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ไม่เท่ากัน

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว - สารอย่างง่าย:

• ไฮโดรเจนเอช 2;
• ไนโตรเจน N2;
• ออกซิเจน O 2;
• คลอรีน Cl2

รูปแบบการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วแสดงให้เห็นว่าโดยการรวมคู่อิเล็กตรอนเข้าด้วยกัน อะตอมมีแนวโน้มที่จะเสริมเปลือกนอกให้มีอิเล็กตรอน 8 หรือ 2 ตัว ตัวอย่างเช่น ฟลูออรีนคืออิเล็กตรอนหนึ่งตัวที่มีเปลือกอิเล็กตรอนเพียงแปดอิเล็กตรอน หลังจากเกิดคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันแล้ว ก็จะถูกเติมเต็ม สูตรทั่วไปสำหรับสารที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วคือโมเลกุลไดอะตอมมิก

โดยปกติแล้ว Polar จะเชื่อมต่อเฉพาะ:

• เอช 2 โอ;
• CH4.

แต่มีข้อยกเว้น เช่น AlCl 3 อะลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริซิตี้ กล่าวคือ ในสารประกอบบางชนิดจะมีพฤติกรรมเหมือนโลหะ และในสารประกอบบางชนิดก็มีพฤติกรรมเหมือนอโลหะ ความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ในสารประกอบนี้มีน้อย ดังนั้นอะลูมิเนียมจึงรวมตัวกับคลอรีนในลักษณะนี้ ไม่ใช่ตามประเภทไอออนิก

ในกรณีนี้โมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากองค์ประกอบที่แตกต่างกัน แต่ความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติวีตี้นั้นไม่มากจนอิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนจากอะตอมหนึ่งไปอีกอะตอมหนึ่งอย่างสมบูรณ์เช่นเดียวกับในสารที่มีโครงสร้างไอออนิก

แบบแผนสำหรับการก่อตัวของโครงสร้างโควาเลนต์ประเภทนี้แสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเปลี่ยนไปเป็นอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากขึ้นนั่นคือคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันนั้นอยู่ใกล้กับหนึ่งในนั้นมากกว่าอะตอมที่สอง ชิ้นส่วนของโมเลกุลได้รับประจุซึ่งแสดงด้วยตัวอักษรกรีกเดลต้า ตัวอย่างเช่น ในไฮโดรเจนคลอไรด์ คลอรีนจะมีประจุลบมากขึ้น และไฮโดรเจนจะมีประจุบวกมากขึ้น ประจุจะเป็นบางส่วนและไม่ทั้งหมดเหมือนกับไอออน

สำคัญ!ขั้วของพันธะไม่ควรสับสนกับขั้วของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น ในมีเทน CH4 อะตอมมีพันธะแบบขั้ว แต่ตัวโมเลกุลเองก็ไม่มีขั้ว

วิดีโอที่เป็นประโยชน์: พันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้ว

กลไกการศึกษา

การก่อตัวของสารใหม่สามารถเกิดขึ้นได้ผ่านกลไกการแลกเปลี่ยนหรือตัวรับผู้บริจาคในกรณีนี้ ออร์บิทัลของอะตอมจะรวมกัน มีออร์บิทัลโมเลกุลหนึ่งวงหรือมากกว่าเกิดขึ้น ต่างกันตรงที่พวกมันขยายทั้งสองอะตอม เช่นเดียวกับอะตอมอิเล็กตรอน มันสามารถมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินสองตัว และการหมุนของพวกมันจะต้องไปในทิศทางที่ต่างกันด้วย

จะทราบได้อย่างไรว่ากลไกใดที่เกี่ยวข้อง? ซึ่งสามารถทำได้โดยจำนวนอิเล็กตรอนในออร์บิทัลด้านนอก

แลกเปลี่ยน

ในกรณีนี้ คู่อิเล็กตรอนในวงโคจรของโมเลกุลจะถูกสร้างขึ้นจากอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่ได้รับการจับคู่ ซึ่งแต่ละอิเล็กตรอนอยู่ในอะตอมของมันเอง แต่ละคนมุ่งมั่นที่จะเติมเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกและทำให้อิเล็กตรอนแปดหรือสองอิเล็กตรอนมีความเสถียร นี่คือวิธีที่สารที่มีโครงสร้างไม่มีขั้วมักเกิดขึ้น

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณากรดไฮโดรคลอริก HCl ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่ในเปลือกนอก คลอรีนมีเจ็ด เมื่อวาดไดอะแกรมของการก่อตัวของโครงสร้างโควาเลนต์แล้วเราจะเห็นว่าแต่ละอันขาดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเพื่อเติมเต็มเปลือกนอก ด้วยการใช้คู่อิเล็กตรอนร่วมกัน พวกมันก็จะสามารถทำให้เปลือกนอกสมบูรณ์ได้ หลักการเดียวกันนี้ใช้เพื่อสร้างโมเลกุลไดอะตอมมิกของสารอย่างง่าย เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจน คลอรีน ไนโตรเจน และอโลหะอื่นๆ

กลไกการศึกษา

ผู้บริจาค-ผู้รับ

ในกรณีที่สอง อิเล็กตรอนทั้งสองเป็นคู่เดียวและอยู่ในอะตอมเดียวกัน (ผู้บริจาค) อีกอัน (ตัวรับ) มีวงโคจรว่างเปล่า

สูตรของสารที่มีพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นในลักษณะนี้ เช่น แอมโมเนียม ไอออน NH 4 + มันถูกสร้างขึ้นจากไฮโดรเจนไอออนซึ่งมีวงโคจรว่างเปล่าและแอมโมเนีย NH3 ซึ่งมีอิเล็กตรอน "พิเศษ" หนึ่งตัว คู่อิเล็กตรอนจากแอมโมเนียถูกเข้าสังคม

การผสมพันธุ์

เมื่อคู่อิเล็กตรอนถูกใช้ร่วมกันระหว่างออร์บิทัลที่มีรูปร่างต่างกัน เช่น s และ p จะเกิดเมฆอิเล็กตรอน sp แบบลูกผสมขึ้น วงโคจรดังกล่าวทับซ้อนกันมากขึ้นดังนั้นจึงผูกแน่นยิ่งขึ้น

นี่คือโครงสร้างโมเลกุลของมีเทนและแอมโมเนีย ในโมเลกุลมีเทน CH 4 ควรเกิดพันธะ 3 พันธะใน p-orbitals และ 1 พันธะใน s ในทางกลับกัน ออร์บิทัลจะผสมพันธุ์กับ p ออร์บิทัล 3 อัน ส่งผลให้ออร์บิทัล sp3 ลูกผสม 3 ออร์บิทัลมีรูปร่างเป็นหยดยาว สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอน 2s และ 2p มีพลังงานใกล้เคียงกัน และมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเมื่อรวมกับอะตอมอื่น จากนั้นจึงเกิดวงโคจรลูกผสมขึ้น โมเลกุลที่ได้จะมีรูปร่างคล้ายจัตุรมุข โดยมีไฮโดรเจนอยู่ที่จุดยอด

ตัวอย่างอื่นๆ ของสารที่มีการผสมข้ามพันธุ์:

• อะเซทิลีน;
• เบนซิน;
• เพชร;
• น้ำ.

คาร์บอนมีลักษณะเฉพาะด้วยการผสมพันธุ์ sp3 ดังนั้นจึงมักพบในสารประกอบอินทรีย์

วิดีโอที่เป็นประโยชน์: พันธะโควาเลนต์มีขั้ว

บทสรุป

พันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วหรือไม่มีขั้วเป็นลักษณะของสารที่มีโครงสร้างโมเลกุล อะตอมของธาตุหนึ่งมีพันธะแบบไม่มีขั้ว ในขณะที่อะตอมของธาตุต่างกันจะมีพันธะแบบขั้ว แต่มีอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่างกันเล็กน้อย โดยปกติแล้วองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะจะเชื่อมต่อกันในลักษณะนี้ แต่มีข้อยกเว้น เช่น อะลูมิเนียม

พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างอโลหะ อะตอมของอโลหะมีอิเล็กโทรเนกาติวีตี้สูงและมีแนวโน้มที่จะเติมเต็มชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกด้วยอิเล็กตรอนแปลกปลอม อะตอมสองอะตอมดังกล่าวสามารถเข้าสู่สถานะเสถียรได้หากพวกมันรวมอิเล็กตรอนเข้าด้วยกัน .

ให้เราพิจารณาการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ใน เรียบง่าย สาร

1.การก่อตัวของโมเลกุลไฮโดรเจน

ทุกอะตอม ไฮโดรเจน มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัว หากต้องการเปลี่ยนไปสู่สถานะเสถียร จะต้องมีอิเล็กตรอนเพิ่มอีก 1 ตัว

เมื่ออะตอมสองอะตอมเข้ามาใกล้ เมฆอิเล็กตรอนจะทับซ้อนกัน คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะเกิดขึ้นซึ่งเชื่อมโยงอะตอมไฮโดรเจนเข้ากับโมเลกุล

ช่องว่างระหว่างนิวเคลียสทั้งสองใช้อิเล็กตรอนร่วมกันมากกว่าที่อื่น เป็นพื้นที่ที่มี ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นและประจุลบ นิวเคลียสที่มีประจุบวกจะถูกดึงดูดเข้าไปและเกิดโมเลกุลขึ้นมา

ในกรณีนี้ แต่ละอะตอมจะได้รับระดับนอกของอิเล็กตรอนสองตัวที่สมบูรณ์และเข้าสู่สถานะเสถียร

พันธะโควาเลนต์เนื่องจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันหนึ่งคู่เรียกว่าพันธะเดี่ยว

คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน (พันธะโควาเลนต์) เกิดขึ้นเนื่องจาก อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่, ซึ่งอยู่ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์กัน

ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่หนึ่งตัว สำหรับองค์ประกอบอื่นๆ หมายเลขของพวกเขาคือ 8 - หมายเลขกลุ่ม

อโลหะ ปกเกล้าเจ้าอยู่หัวและหมู่ (ฮาโลเจน) จะมีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งตัวอยู่บนชั้นนอก

ในอโลหะ วีกหมู่ (ออกซิเจน, ซัลเฟอร์) มีอิเล็กตรอนสองตัวดังกล่าว

ในอโลหะ วีและหมู่ (ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส) มีอิเล็กตรอน 3 ตัวที่ไม่จับคู่กัน

2.การก่อตัวของโมเลกุลฟลูออรีน

อะตอม ฟลูออไรด์ มีอิเล็กตรอนอยู่เจ็ดตัวในระดับชั้นนอก หกตัวเป็นคู่ และตัวที่เจ็ดไม่มีการจับคู่

เมื่ออะตอมมารวมกัน จะเกิดคู่อิเล็กตรอนร่วมหนึ่งคู่ กล่าวคือ พันธะโควาเลนต์หนึ่งพันธะเกิดขึ้น แต่ละอะตอมจะได้รับชั้นนอกสุดแปดอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์ พันธะในโมเลกุลฟลูออรีนก็เป็นพันธะเดี่ยวเช่นกัน พันธะเดี่ยวเดียวกันนั้นมีอยู่ในโมเลกุล คลอรีน โบรมีน และไอโอดีน .

หากอะตอมมีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่หลายตัว ก็จะเกิดคู่ร่วมสองหรือสามคู่ขึ้น

3.การก่อตัวของโมเลกุลออกซิเจน

ที่อะตอม ออกซิเจนที่ระดับด้านนอกจะมีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีการจับคู่

เมื่ออะตอมสองอะตอมมีปฏิสัมพันธ์กัน ออกซิเจน คู่อิเล็กตรอนทั่วไปสองคู่เกิดขึ้น แต่ละอะตอมจะเติมอิเล็กตรอนได้ถึงแปดตัวในระดับชั้นนอก โมเลกุลออกซิเจนมีพันธะคู่

ไม่ใช่บทบาทที่สำคัญน้อยที่สุดในระดับเคมีขององค์กรของโลกโดยการเชื่อมต่ออนุภาคโครงสร้างและเชื่อมต่อระหว่างกัน สารเชิงเดี่ยวส่วนใหญ่อย่างอโลหะ ได้แก่ พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว ยกเว้นโลหะที่อยู่ในรูปบริสุทธิ์ซึ่งมีวิธีการพันธะพิเศษ ซึ่งเกิดขึ้นได้จากการแบ่งปันอิเล็กตรอนอิสระในโครงตาข่ายคริสตัล

ประเภทและตัวอย่างที่จะระบุไว้ด้านล่างหรืออย่างแม่นยำยิ่งขึ้น การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นหรือการแทนที่บางส่วนของพันธะเหล่านี้ไปยังหนึ่งในผู้เข้าร่วมที่มีผลผูกพัน ได้รับการอธิบายอย่างแม่นยำโดยคุณลักษณะทางอิเลคโตรเนกาติตีขององค์ประกอบเฉพาะ การกระจัดเกิดขึ้นต่ออะตอมซึ่งมีความแข็งแกร่งกว่า

พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

“สูตร” ของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วนั้นง่าย - อะตอมสองอะตอมที่มีลักษณะเหมือนกันจะรวมอิเล็กตรอนของเปลือกวาเลนซ์เข้าด้วยกันเป็นคู่ร่วม คู่ดังกล่าวเรียกว่าแบ่งเพราะเป็นของผู้เข้าร่วมทั้งคู่ในการจับคู่เท่ากัน ต้องขอบคุณการขัดเกลาทางสังคมของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในรูปแบบของอิเล็กตรอนคู่หนึ่งที่อะตอมเคลื่อนที่เข้าสู่สถานะที่เสถียรยิ่งขึ้นเนื่องจากพวกมันทำระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกจนเสร็จสมบูรณ์และ "ออคเต็ต" (หรือ "ดับเบิ้ล" ในกรณีของแบบง่าย สารไฮโดรเจน H 2 มี s-orbital เดี่ยวซึ่งต้องใช้อิเล็กตรอนสองตัวจึงจะเสร็จสมบูรณ์) คือสถานะของระดับภายนอกที่อะตอมทั้งหมดมีแนวโน้มเนื่องจากการเติมจะสอดคล้องกับสถานะที่มีพลังงานขั้นต่ำ

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วพบได้ในสารอนินทรีย์ และไม่ว่ามันจะฟังดูแปลกแค่ไหนก็ตาม ในเคมีอินทรีย์ก็เช่นกัน พันธะประเภทนี้มีอยู่ในสารง่าย ๆ ทั้งหมด - อโลหะ ยกเว้นก๊าซมีตระกูล เนื่องจากระดับเวเลนซ์ของอะตอมก๊าซเฉื่อยเสร็จสมบูรณ์แล้วและมีออคเต็ตของอิเล็กตรอน ซึ่งหมายความว่าพันธะกับสิ่งที่คล้ายกันไม่ได้ทำให้ รู้สึกถึงมันและยังมีประโยชน์ด้านพลังงานน้อยกว่าอีกด้วย ในสารอินทรีย์ ความไม่ขั้วจะเกิดขึ้นในแต่ละโมเลกุลของโครงสร้างบางอย่างและเป็นเงื่อนไข

พันธะขั้วโลกโควาเลนต์

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้วนั้นจำกัดอยู่เพียงไม่กี่โมเลกุลของสารเชิงเดี่ยว ในขณะที่สารประกอบไดโพลซึ่งความหนาแน่นของอิเล็กตรอนถูกเลื่อนบางส่วนไปยังองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากกว่านั้นเป็นส่วนใหญ่ การรวมกันของอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกันจะทำให้เกิดพันธะขั้วโลก โดยเฉพาะพันธะในสารอินทรีย์คือพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้ว บางครั้งอิออนออกไซด์อนินทรีย์ก็มีขั้วเช่นกันและในเกลือและกรดการจับตัวของไอออนิกจะมีฤทธิ์เหนือกว่า

สารประกอบประเภทไอออนิกบางครั้งถือเป็นกรณีที่รุนแรงของการจับขั้ว หากอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งสูงกว่าองค์ประกอบอื่นอย่างมีนัยสำคัญ คู่อิเล็กตรอนจะถูกเลื่อนจากศูนย์กลางพันธะไปยังองค์ประกอบนั้นโดยสิ้นเชิง นี่คือวิธีการแยกไอออนเกิดขึ้น ผู้ที่ดึงคู่อิเล็กตรอนออกไปจะกลายเป็นประจุลบและรับประจุลบ และผู้ที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะกลายเป็นไอออนบวกและกลายเป็นบวก

ตัวอย่างของสารอนินทรีย์ที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

ตัวอย่างเช่นสารที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วคือโมเลกุลของก๊าซไบนารีทั้งหมด: ไฮโดรเจน (H - H), ออกซิเจน (O = O), ไนโตรเจน (ในโมเลกุล 2 อะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะสาม (N ≡ N)); ของเหลวและของแข็ง: คลอรีน (Cl - Cl), ฟลูออรีน (F - F), โบรมีน (Br - Br), ไอโอดีน (I - I) และยังมีสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบต่าง ๆ แต่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้เท่ากันเช่นฟอสฟอรัสไฮไดรด์ - PH 3

สารอินทรีย์และการยึดเกาะแบบไม่มีขั้ว

เห็นได้ชัดว่าทุกอย่างซับซ้อน คำถามเกิดขึ้น: จะมีพันธะไม่มีขั้วในสารที่ซับซ้อนได้อย่างไร? คำตอบนั้นค่อนข้างง่ายหากคุณคิดอย่างมีเหตุผลเล็กน้อย หากค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบที่ถูกพันธะแตกต่างกันเล็กน้อยและไม่ก่อให้เกิดสารประกอบ พันธะดังกล่าวก็ถือว่าไม่มีขั้วได้ นี่คือสถานการณ์ที่เกิดขึ้นกับคาร์บอนและไฮโดรเจน: พันธะ C - H ทั้งหมดในอินทรียวัตถุถือว่าไม่มีขั้ว

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วคือโมเลกุลมีเทนที่ง่ายที่สุด ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอม ซึ่งตามความจุของพันธะนั้น เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเดี่ยวกับอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอม ในความเป็นจริงโมเลกุลไม่ใช่ไดโพลเนื่องจากไม่มีการแปลประจุในนั้นค่อนข้างเนื่องมาจากโครงสร้างจัตุรมุข ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนมีการกระจายเท่าๆ กัน

ตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วเกิดขึ้นในสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนกว่า เกิดขึ้นได้เนื่องจากผลกระทบของ mesomeric นั่นคือการถอนความหนาแน่นของอิเล็กตรอนตามลำดับซึ่งจะจางหายไปอย่างรวดเร็วตามห่วงโซ่คาร์บอน ดังนั้นในโมเลกุลเฮกซาคลอโรอีเทน พันธะ C - C จึงไม่มีขั้วเนื่องจากการถอนความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสม่ำเสมอโดยอะตอมของคลอรีน 6 อะตอม

การเชื่อมต่อประเภทอื่นๆ

นอกจากพันธะโควาเลนต์ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านกลไกการรับผู้บริจาคแล้ว ยังมีพันธะไอออนิก โลหะ และไฮโดรเจนอีกด้วย ลักษณะโดยย่อของสองรายการสุดท้ายมีการนำเสนอไว้ข้างต้น

พันธะไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตระหว่างโมเลกุลซึ่งจะสังเกตได้หากโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนและอะตอมอื่นใดที่มีคู่อิเล็กตรอนโดดเดี่ยว การยึดเกาะประเภทนี้อ่อนแอกว่าแบบอื่นมาก แต่เนื่องจากความจริงที่ว่าพันธะเหล่านี้จำนวนมากสามารถเกิดขึ้นในสารได้ จึงมีส่วนสำคัญต่อคุณสมบัติของสารประกอบ

พันธะโควาเลนต์(พันธะอะตอม, พันธะโฮโมโพลาร์) - พันธะเคมีที่เกิดจากการทับซ้อนกัน (การขัดเกลาทางสังคม) ของเมฆอิเล็กตรอนพาราวาเลนต์ เรียกว่าเมฆอิเล็กทรอนิกส์ (อิเล็กตรอน) ที่ให้การสื่อสาร คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน.

คุณสมบัติเฉพาะของพันธะโควาเลนต์ - ทิศทาง, ความอิ่มตัว, ความเป็นขั้ว, ความสามารถในการโพลาไรซ์ - กำหนดคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของสารประกอบ

ทิศทางของการเชื่อมต่อถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุลของสารและรูปทรงเรขาคณิตของโมเลกุล มุมระหว่างพันธะทั้งสองเรียกว่ามุมพันธะ

ความอิ่มตัวคือความสามารถของอะตอมในการสร้างพันธะโควาเลนต์ในจำนวนที่จำกัด จำนวนพันธะที่เกิดจากอะตอมจะถูกจำกัดด้วยจำนวนออร์บิทัลอะตอมด้านนอก

ความเป็นขั้วของพันธะเกิดจากการแจกแจงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนไม่เท่ากันเนื่องจากความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอม บนพื้นฐานนี้พันธะโควาเลนต์จะถูกแบ่งออกเป็นแบบไม่มีขั้วและแบบขั้ว (ไม่มีขั้ว - โมเลกุลไดอะตอมมิกประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน (H 2, Cl 2, N 2) และเมฆอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมมีการกระจายแบบสมมาตรสัมพันธ์กับอะตอมเหล่านี้ ; ขั้วโลก - โมเลกุลไดอะตอมมิกประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน และเมฆอิเล็กตรอนทั่วไปเลื่อนไปทางอะตอมใดอะตอมหนึ่งซึ่งทำให้เกิดความไม่สมดุลในการกระจายประจุไฟฟ้าในโมเลกุลทำให้เกิดโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุล)

ความสามารถในการโพลาไรซ์ของพันธะจะแสดงออกในการแทนที่ของพันธะอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอก รวมถึงสนามไฟฟ้าของอนุภาคอื่นที่ทำปฏิกิริยาด้วย ความสามารถในการโพลาไรซ์ถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ความเป็นขั้วและความสามารถเชิงขั้วของพันธะโควาเลนต์จะเป็นตัวกำหนดปฏิกิริยาของโมเลกุลต่อสารรีเอเจนต์ที่มีขั้ว

การสื่อสารการศึกษา

พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นจากอิเล็กตรอนคู่หนึ่งที่ใช้ร่วมกันระหว่างสองอะตอม และอิเล็กตรอนเหล่านี้จะต้องอยู่ในวงโคจรที่เสถียรสองตัว โดยหนึ่งวงมาจากแต่ละอะตอม

A + + B → A: B

จากการขัดเกลาทางสังคม อิเล็กตรอนจึงเกิดระดับพลังงานที่เต็มเปี่ยม พันธะจะเกิดขึ้นหากพลังงานรวมในระดับนี้น้อยกว่าในสถานะเริ่มต้น (และพลังงานที่แตกต่างกันจะไม่มีอะไรมากไปกว่าพลังงานพันธะ)

การเติมออร์บิทัลของอะตอม (ตามขอบ) และโมเลกุล (ตรงกลาง) ในโมเลกุล H 2 ด้วยอิเล็กตรอน แกนตั้งสอดคล้องกับระดับพลังงาน อิเล็กตรอนจะถูกระบุด้วยลูกศรที่สะท้อนการหมุนของพวกมัน

ตามทฤษฎีของออร์บิทัลโมเลกุล การทับซ้อนกันของออร์บิทัลของอะตอม 2 อัน ในกรณีที่ง่ายที่สุดจะทำให้เกิดการก่อตัวของออร์บิทัลโมเลกุล 2 อัน (MO): การเชื่อมโยง MOและ ป้องกันการผูกมัด (คลาย) MO- อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะอยู่ที่พันธะพลังงานที่ต่ำกว่า MO

ประเภทของพันธะโควาเลนต์

พันธะเคมีโควาเลนต์มีสามประเภท ซึ่งมีกลไกการก่อตัวที่แตกต่างกัน:

1. พันธะโควาเลนต์อย่างง่าย- สำหรับการก่อตัว แต่ละอะตอมจะให้อิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่หนึ่งตัว เมื่อเกิดพันธะโควาเลนต์อย่างง่าย ประจุอย่างเป็นทางการของอะตอมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

· หากอะตอมที่สร้างพันธะโควาเลนต์อย่างง่ายเท่ากัน ประจุที่แท้จริงของอะตอมในโมเลกุลก็จะเท่ากันเช่นกัน เนื่องจากอะตอมที่สร้างพันธะจะมีคู่อิเล็กตรอนร่วมกันเท่ากัน การเชื่อมต่อนี้เรียกว่า พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว- สารเชิงเดี่ยวมีความสัมพันธ์กันเช่น: O 2, N 2, Cl 2 แต่ไม่เพียงแต่อโลหะชนิดเดียวกันเท่านั้นที่สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วได้ องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะซึ่งอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มีความสำคัญเท่ากันก็สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วได้ ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุล PH 3 พันธะจะเป็นโควาเลนต์ไม่มีขั้ว เนื่องจาก EO ของไฮโดรเจนเท่ากับ EO ของฟอสฟอรัส

· หากอะตอมต่างกัน ระดับการครอบครองของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะถูกกำหนดโดยความแตกต่างในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอม อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่าจะดึงดูดอิเล็กตรอนคู่ที่มีพันธะเข้าหาตัวมันเองอย่างแรงยิ่งขึ้น และประจุที่แท้จริงของมันก็จะกลายเป็นลบ อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่ำกว่าจะได้ประจุบวกที่มีขนาดเท่ากัน หากสารประกอบเกิดขึ้นระหว่างอโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน สารประกอบนั้นจะถูกเรียก พันธะขั้วโลกโควาเลนต์.

2. พันธบัตรผู้บริจาค-ผู้รับ- ในการสร้างพันธะโควาเลนต์ประเภทนี้ อิเล็กตรอนทั้งสองจะถูกจัดเตรียมโดยอะตอมตัวใดตัวหนึ่ง - ผู้บริจาค- อะตอมที่สองที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเรียกว่า ผู้ยอมรับ- ในโมเลกุลที่เกิดขึ้น ประจุอย่างเป็นทางการของผู้บริจาคจะเพิ่มขึ้นหนึ่ง และประจุอย่างเป็นทางการของผู้ยอมรับจะลดลงหนึ่ง

3. การเชื่อมต่อแบบกึ่งขั้ว- ถือได้ว่าเป็นพันธะระหว่างผู้บริจาคและผู้รับ พันธะโควาเลนต์ประเภทนี้เกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียว (ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส, ซัลเฟอร์, ฮาโลเจน ฯลฯ) และอะตอมที่มีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่ (ออกซิเจน, ซัลเฟอร์) การก่อตัวของพันธะกึ่งขั้วเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:

1. การถ่ายโอนอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากอะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียวไปยังอะตอมที่มีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่กัน เป็นผลให้อะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียวกลายเป็นไอออนบวกที่รุนแรง (อนุภาคที่มีประจุบวกกับอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่) และอะตอมที่มีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่จับคู่จะกลายเป็นไอออนลบที่รุนแรง (อนุภาคที่มีประจุลบกับอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่) .

2. การแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ (เช่นในกรณีของพันธะโควาเลนต์ธรรมดา)

เมื่อพันธะเซมิโพลาร์เกิดขึ้น อะตอมที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียวจะเพิ่มประจุอย่างเป็นทางการขึ้น 1 ตัว และอะตอมที่มีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ไม่จับคู่กันจะลดประจุอย่างเป็นทางการลง 1 ตัว

σ พันธบัตร และ π พันธบัตร

พันธะซิกมา (σ)-, pi (π) เป็นคำอธิบายโดยประมาณของประเภทของพันธะโควาเลนต์ในโมเลกุลของสารประกอบต่างๆ พันธะσมีลักษณะเฉพาะคือความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนมีค่าสูงสุดตามแนวแกนที่เชื่อมต่อกัน นิวเคลียสของอะตอม เมื่อพันธะเกิดขึ้น สิ่งที่เรียกว่าการทับซ้อนกันด้านข้างของเมฆอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้น และความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ "ด้านบน" และ "ด้านล่าง" สูงสุดของระนาบพันธะ σ ตัวอย่างเช่น ลองใช้เอทิลีน อะเซทิลีน และเบนซีนกัน

ในโมเลกุลเอทิลีน C 2 H 4 มีพันธะคู่ CH 2 = CH 2 สูตรอิเล็กทรอนิกส์: H:C::C:H นิวเคลียสของอะตอมเอทิลีนทั้งหมดอยู่ในระนาบเดียวกัน เมฆอิเล็กตรอนสามก้อนของแต่ละอะตอมของคาร์บอนก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์สามพันธะกับอะตอมอื่น ๆ ในระนาบเดียวกัน (โดยมีมุมระหว่างพันธะประมาณ 120°) เมฆของเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวที่สี่ของอะตอมคาร์บอนตั้งอยู่ด้านบนและด้านล่างระนาบของโมเลกุล เมฆอิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนทั้งสองซึ่งทับซ้อนกันบางส่วนด้านบนและด้านล่างระนาบของโมเลกุล ก่อให้เกิดพันธะที่สองระหว่างอะตอมของคาร์บอน พันธะโควาเลนต์แรกที่แข็งแกร่งกว่าระหว่างอะตอมของคาร์บอนเรียกว่าพันธะ σ; พันธะโควาเลนต์ที่สองที่มีความแข็งแรงน้อยกว่าเรียกว่าพันธะ

ในโมเลกุลอะเซทิลีนเชิงเส้น

N-S≡S-N (N: ส::: S: N)

มีพันธะ σ ระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจน พันธะ σ หนึ่งพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนสองอะตอม และพันธะ σ สองพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนเดียวกัน พันธะสองพันธะอยู่เหนือขอบเขตการออกฤทธิ์ของพันธะ σ ในระนาบตั้งฉากกันสองระนาบ

อะตอมของคาร์บอนทั้ง 6 อะตอมของโมเลกุลไซคลิกเบนซีน C 6 H 6 อยู่ในระนาบเดียวกัน มีพันธะ σ ระหว่างอะตอมของคาร์บอนในระนาบของวงแหวน อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมมีพันธะเดียวกันกับอะตอมไฮโดรเจน อะตอมของคาร์บอนใช้อิเล็กตรอนสามตัวเพื่อสร้างพันธะเหล่านี้ เมฆของเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่สี่ของอะตอมคาร์บอน ซึ่งมีรูปร่างคล้ายเลขแปดนั้น ตั้งอยู่ตั้งฉากกับระนาบของโมเลกุลเบนซีน เมฆแต่ละก้อนซ้อนทับกันอย่างเท่าเทียมกันกับเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียง ในโมเลกุลของเบนซีน ไม่ได้เกิดพันธะที่แยกจากกันสามพันธะ แต่เป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์เดี่ยวที่มีอิเล็กตรอนหกตัว ซึ่งพบได้ทั่วไปในอะตอมของคาร์บอนทั้งหมด พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลเบนซีนจะเหมือนกันทุกประการ

ตัวอย่างสารที่มีพันธะโควาเลนต์

พันธะโควาเลนต์อย่างง่ายเชื่อมต่ออะตอมในโมเลกุลของก๊าซอย่างง่าย (H 2, Cl 2 ฯลฯ) และสารประกอบ (H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl ฯลฯ) สารประกอบที่มีพันธะระหว่างผู้บริจาคและผู้รับ - แอมโมเนียม NH 4 +, tetrafluoroborate anion BF 4 - ฯลฯ สารประกอบที่มีพันธะเซมิโพลาร์ - ไนตรัสออกไซด์ N 2 O, O - -PCl 3 +

ผลึกที่มีพันธะโควาเลนต์คือไดอิเล็กทริกหรือเซมิคอนดักเตอร์ ตัวอย่างทั่วไปของผลึกอะตอม (อะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ (อะตอม) ได้แก่ เพชร เจอร์เมเนียม และซิลิคอน

สารเดียวที่มนุษย์รู้จักซึ่งมีตัวอย่างของพันธะโควาเลนต์ระหว่างโลหะกับคาร์บอนคือไซยาโนโคบาลามินหรือที่เรียกว่าวิตามินบี 12

พันธะไอออนิก- พันธะเคมีที่แข็งแกร่งมากเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ต่างกันมาก (> 1.5 ในระดับพอลลิง) ซึ่งคู่อิเล็กตรอนทั่วไปถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่าอย่างสมบูรณ์ นี่คือแรงดึงดูดของไอออนที่เป็นวัตถุที่มีประจุตรงข้ามกัน . ตัวอย่างคือสารประกอบ CsF ซึ่ง "ระดับความเป็นไอออน" คือ 97% ลองพิจารณาวิธีการสร้างโดยใช้โซเดียมคลอไรด์ NaCl เป็นตัวอย่าง การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมโซเดียมและคลอรีนสามารถแสดงเป็น: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 คลาส 1s2 2s2 2p6 3s2 3р5. เหล่านี้เป็นอะตอมที่มีระดับพลังงานไม่สมบูรณ์ แน่นอนว่าเพื่อให้อะตอมโซเดียมสมบูรณ์นั้น จะง่ายกว่าสำหรับอะตอมโซเดียมที่จะสละอิเล็กตรอนหนึ่งตัวมากกว่าที่จะได้เจ็ดตัว และสำหรับอะตอมของคลอรีนนั้น มันง่ายกว่าที่จะได้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวมากกว่าที่จะยอมแพ้เจ็ดตัว ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมี อะตอมโซเดียมจะให้อิเล็กตรอนหนึ่งตัวโดยสมบูรณ์ และอะตอมของคลอรีนจะยอมรับมัน แผนผังนี้สามารถเขียนได้ดังนี้: Na - l e -> Na+ โซเดียมไอออน เปลือกแปดอิเล็กตรอนที่เสถียร 1s2 2s2 2p6 เนื่องจากระดับพลังงานที่สอง :Cl + 1е --> .Cl - คลอรีนไอออน เปลือกอิเล็กตรอนแปดตัวเสถียร แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่าง Na+ และ Cl-ion ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบ พันธะไอออนิกเป็นกรณีที่รุนแรงของโพลาไรเซชันของพันธะโควาเลนต์มีขั้ว เกิดขึ้นระหว่างโลหะทั่วไปและอโลหะ ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนจากโลหะจะถูกถ่ายโอนไปยังอโลหะโดยสมบูรณ์ ไอออนจะเกิดขึ้น

หากพันธะเคมีเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกันมาก (EO > 1.7 ตามข้อมูลของ Pauling) คู่อิเล็กตรอนทั่วไปจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมที่มี EO สูงกว่าอย่างสมบูรณ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือการก่อตัวของสารประกอบของไอออนที่มีประจุตรงข้าม:

แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างไอออนที่เกิดขึ้น ซึ่งเรียกว่าพันธะไอออนิก หรือค่อนข้างจะลุคนี้สะดวก ในความเป็นจริง พันธะไอออนิกระหว่างอะตอมในรูปแบบบริสุทธิ์นั้นไม่ได้เกิดขึ้นที่ไหนเลยหรือแทบไม่มีเลย จริงๆ แล้ว พันธะไอออนิกบางส่วนและโควาเลนต์บางส่วนในธรรมชาติ ในเวลาเดียวกัน พันธะของไอออนโมเลกุลเชิงซ้อนมักจะถูกพิจารณาว่าเป็นไอออนิกล้วนๆ ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างพันธะไอออนิกกับพันธะเคมีประเภทอื่นคือการไม่มีทิศทางและไม่อิ่มตัว นั่นคือสาเหตุที่ผลึกก่อตัวขึ้นเนื่องจากพันธะไอออนิกจะไหลเข้าหาการอัดแน่นของไอออนที่สอดคล้องกันต่างๆ

ลักษณะเฉพาะสารประกอบดังกล่าวมีความสามารถในการละลายได้ดีในตัวทำละลายที่มีขั้ว (น้ำ กรด ฯลฯ) สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากส่วนที่มีประจุของโมเลกุล ในกรณีนี้ไดโพลของตัวทำละลายจะถูกดึงดูดไปที่ปลายที่มีประจุของโมเลกุลและจากการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนพวกมันจะ "ฉีก" โมเลกุลของสารออกเป็นชิ้น ๆ แล้วล้อมรอบพวกมันเพื่อป้องกันไม่ให้พวกมันเชื่อมต่อกันอีกครั้ง ผลลัพธ์ที่ได้คือไอออนที่ล้อมรอบด้วยไดโพลตัวทำละลาย

เมื่อสารประกอบดังกล่าวละลาย โดยปกติพลังงานจะถูกปล่อยออกมา เนื่องจากพลังงานทั้งหมดของพันธะตัวทำละลาย-ไอออนที่เกิดขึ้นจะมีค่ามากกว่าพลังงานของพันธะแอนไอออน-แคตไอออน ข้อยกเว้นคือเกลือหลายชนิดของกรดไนตริก (ไนเตรต) ซึ่งดูดซับความร้อนเมื่อละลาย (สารละลายเย็น) ข้อเท็จจริงหลังนี้อธิบายได้ตามกฎหมายที่พิจารณาในวิชาเคมีเชิงฟิสิกส์