liên kết cộng hóa trị là gì

Bách khoa toàn thư ngỏ Wikipedia

Một links nằm trong hóa trị H2 tạo hình (bên phải) điểm tuy nhiên nhị vẹn toàn tử hydro share nhị electron.

Liên kết nằm trong hóa trị, hay còn gọi là liên kết phân tử là một trong links chất hóa học được tạo hình bằng sự việc sử dụng cộng đồng một hoặc nhiều cặp electron trong những vẹn toàn tử. Những cặp electron này được gọi là cặp electron sử dụng chung, và sự thăng bằng lực mút hút và lực đẩy trong những vẹn toàn tử trong những lúc share những electron được gọi là links nằm trong hóa trị.[1][cần nguồn tốt hơn] Với nhiều phân tử, việc sử dụng cộng đồng electron được cho phép từng vẹn toàn tử đạt được thông số kỹ thuật electron bền vững và kiên cố.

Bạn đang xem: liên kết cộng hóa trị là gì

Liên kết nằm trong hóa trị bao hàm nhiều loại links, vô bại sở hữu links σ, links π, links sắt kẽm kim loại, links agostic, links cong, links tam nhị.[2][3] Thuật ngữ liên kết nằm trong hóa trị chính thức được dùng vô năm 1939.[4] Tiền tố co- tức là cùng nhau, liên kết vô hành động,...; vì vậy, thực chất của một "liên kết hóa trị" là những vẹn toàn tử share "hóa trị", như từng được thảo luận vô thuyết links hóa trị.

Trong phân tử H
2
, vẹn toàn tử hydro sử dụng cộng đồng nhị electron trải qua links nằm trong hóa trị.[5] Sự nằm trong hóa trị là mạnh mẽ nhất trong những vẹn toàn tử có tính âm năng lượng điện tương tự nhau. Do bại, links nằm trong hóa trị ko nhất thiết cần xẩy ra thân thiết nhị vẹn toàn tử của và một yếu tắc, chỉ việc phỏng âm năng lượng điện của bọn chúng hoàn toàn có thể đối chiếu được. Liên kết nằm trong hóa trị tuy nhiên đòi hỏi sử dụng cộng đồng electron với nhiều hơn thế nữa nhị vẹn toàn tử được nghĩ rằng bị cô động xứ.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Các định nghĩa thứ nhất về links nằm trong hoá trị bắt đầu từ hình hình họa của phân tử methan. Cấu trúc Lewis vẫn thể hiện tại links nằm trong hoá trị bởi vì những electron được sử dụng cộng đồng trong những vẹn toàn tử.

Thuật ngữ covalence thưa cho tới links được dùng đợt nguồn vào năm 1919 bởi vì Irving Langmuir vô một nội dung bài viết của Tạp chí Thương Hội Hóa học tập Hoa Kỳ, tựa là "Sự bố trí của những năng lượng điện tử trong những vẹn toàn tử và phân tử". Langmuir ghi chép rằng "chúng tớ tiếp tục biểu thị thuật ngữ covalence ngay số cặp electron tuy nhiên một vẹn toàn tử thông thường share với vẹn toàn tử cạnh nó" ("we shall denote by the term covalence the number of pairs of electrons that a given atom shares with its neighbors").

Ý tưởng về links nằm trong hóa trị hoàn toàn có thể đang được thám thính đi ra kể từ vài ba năm vừa qua bại. Vào năm 1916, Gilbert N. Lewis vẫn tế bào mô tả sự sử dụng cộng đồng những cặp electron trong những vẹn toàn tử.[6] Ông reviews kí hiệu Lewis hoặc dấu chấm electron hoặc cấu trúc chấm Lewis, vô bại những electron hóa trị (ở lớp vỏ) được trình diễn bên dưới dạng những nốt chấm xung xung quanh những kí hiệu vẹn toàn tử. Các cặp electron nằm trong lòng những vẹn toàn tử đại diện thay mặt cho những links nằm trong hóa trị. đa phần cặp electron đại diện thay mặt mang lại nhiều links, như thể những links song và links phụ vương. Một cơ hội trình diễn thay cho thế, ko được thể hiện tại ở phía trên, là trình diễn những cặp electron tạo ra trở nên links bên dưới dạng những gạch ốp trực tiếp.

Lewis lời khuyên rằng một vẹn toàn tử đưa đến đầy đủ những links nằm trong hóa trị nhằm lấp chan chứa (đóng kín) lớp vỏ ngoài nằm trong. Trong hình, vẹn toàn tử carbon sở hữu hóa trị tứ, vì vậy được xung quanh bởi vì tám electron (quy tắc chén bát tử), tứ electron của chủ yếu vẹn toàn tử carbon và tứ electron kể từ những vẹn toàn tử hydro vẫn links với nó. Mỗi hydro sở hữu hóa trị một được xung quanh bởi vì nhị electron (một quy tắc đôi) - một electron của nó thêm vào đó một electron kể từ vẹn toàn tử carbon. Số lượng electron ứng với con số dùng làm lấp chan chứa lớp vỏ ngoài bám theo thuyết lượng tử của vẹn toàn tử; phần ngoài nằm trong của một vẹn toàn tử carbon là n = 2, hoàn toàn có thể chứa chấp được tám electron, trong những lúc phần ngoài nằm trong (và duy nhất) của một vẹn toàn tử hydro là n = 1, chỉ chứa chấp được 2 electron.[7]

Trong Lúc phát minh về những cặp electron sử dụng cộng đồng cung ứng một tranh ảnh tấp tểnh tính hiệu suất cao về links nằm trong hóa trị, rất cần được sở hữu cơ học tập lượng tử nhằm nắm được thực chất của những links này và Dự kiến cấu hình cũng như thể đặc điểm của những phân tử giản dị. Walter Heitler và Fritz London được ghi nhận là những người dân thứ nhất lý giải thành công xuất sắc một links chất hóa học (phân tử hydro) bởi vì cơ học tập lượng tử vô năm 1927.[8] Công trình của mình được dựa vào quy mô links hóa trị, giả thiết rằng một links chất hóa học được tạo hình Lúc sở hữu sự ông xã chéo cánh chất lượng những orbital vẹn toàn tử trong những vẹn toàn tử nhập cuộc.

Các loại links nằm trong hóa trị[sửa | sửa mã nguồn]

Các orbital vẹn toàn tử (trừ orbital s) sở hữu những đặc điểm triết lý đặc trưng dẫn cho tới những loại links không giống nhau. Liên kết sigma (σ) là links nằm trong hóa trị uy lực nhất, tự sự ông xã chéo cánh orbital của nhị vẹn toàn tử không giống nhau. Một links đơn thông thường là links σ. Liên kết pi (π) thì yếu đuối rộng lớn và tự sự ông xã chéo cánh của những orbital p (hoặc d). Một links song thân thiết nhị vẹn toàn tử bao gồm một links σ và một links π, và một links phụ vương bao gồm một links σ và nhị links π.

Liên kết nằm trong hóa trị còn bị tác động bởi vì phỏng âm năng lượng điện của những vẹn toàn tử nhập cuộc links, đưa ra quyết định sự phân đặc biệt chất hóa học của links. Hai vẹn toàn tử có tính âm năng lượng điện tương tự tiếp tục tạo thành links nằm trong hóa trị ko phân đặc biệt, ví như H-H. Một links ko thăng bằng tiếp tục tạo thành một lên kết hóa trị phân đặc biệt, ví như H-Cl. Tuy nhiên, phân đặc biệt còn đòi hỏi sự bất đối xứng hình học tập, hoặc lưỡng đặc biệt không giống hoàn toàn có thể bị diệt quăng quật tạo thành phân tử ko phân đặc biệt.

Cấu trúc nằm trong hóa trị[sửa | sửa mã nguồn]

Có vài ba loại cấu hình links nằm trong hóa trị, bao hàm cấu hình những đơn phân tử, cấu hình phân tử, cấu hình đại phân tử và cấu hình nằm trong hóa trị mập mạp (giant covalent structures). Đơn phân tử sở hữu những links uy lực lưu giữ cho những vẹn toàn tử ở cạnh nhau, tuy nhiên vẫn đang còn những lực mút hút ko đáng chú ý trong những phân tử. Những hóa học nằm trong hóa trị vì vậy thông thường ở dạng khí, ví như HCl, SO2, CO2, và CH4. Trong cấu hình phân tử thì sở hữu lực mút hút yếu đuối. Các hóa học nằm trong hóa trị vì vậy là hóa học lỏng sở hữu sức nóng phỏng sôi thấp (như ethanol), và hóa học rắn sức nóng nhiệt độ chảy thấp (như iod và CO2 rắn). Cấu trúc đại phân tử có một lượng rộng lớn những vẹn toàn tử links cùng nhau bởi vì links nằm trong hóa trị vô mạch, bao hàm những polymer tổ hợp như polyethylene và nylon, và những polymer sinh học tập như protein và tinh ma bột. Cấu trúc màng lưới nằm trong hóa trị (hay cấu hình nằm trong hóa trị khổng lồ) có một lượng rộng lớn những vẹn toàn tử links bám theo lớp (như than thở chì), hoặc cấu hình phụ vương chiều (như rubi và thạch anh). Những hóa học này còn có sức nóng nhiệt độ chảy và sức nóng phỏng sôi cao, thông thường giòn và sở hữu năng lượng điện trở suất cao. Các yếu tắc có tính âm năng lượng điện rộng lớn, và sở hữu kỹ năng tạo hình 3 hoặc tứ links song, thông thường được tạo ra trở nên kể từ những cấu hình đại phân tử vì vậy.[9]

Xem thêm: các công thức tính đạo hàm

Các links một và phụ vương electron[sửa | sửa mã nguồn]

Các links sở hữu một hoặc phụ vương electron hoàn toàn có thể nhìn thấy trong những loại gốc tự tại, với con số electron phi lý. Ví dụ giản dị nhất mang lại links có một electron là links được tạo hình vô cation hydro, H+
2
. Các links một electron thông thường sở hữu tích điện bởi vì 1/2 của links 2 electron, vì vậy còn được gọi là "nửa liên kết". Tuy nhiên vẫn đang còn nước ngoài lệ: vô tình huống của dilithium, links một electron Li+
2
lại mạnh rộng lớn links nhị electron Li2. Trường phù hợp nước ngoài lệ này hoàn toàn có thể lý giải bởi vì thuật ngữ lai hóa và cảm giác bên dưới lớp vỏ.[10]

So sánh cấu hình electron thân thiết links 3 electron và links nằm trong hóa trị.[11]

Ví dụ giản dị nhất mang lại links phụ vương electron là links hoàn toàn có thể được tạo hình vô cation helium dimer, He+
2
. Đây được xem là một "nửa liên kết" vì thế nó chỉ share một electron (thay vì thế hai); trong những thuật ngữ orbital phân tử, electron loại phụ vương là một trong orbital phản links, diệt quăng quật 1/2 links tạo hình bởi vì nhị electron bại. Một ví dụ không giống mang lại phân tử chứa chấp links phụ vương electron, thêm vô links nhị electron, là nitơ monoxide, NO. Phân tử oxy, O2 cũng hoàn toàn có thể được xem là sở hữu nhị links phụ vương electron và nhị electron, lý giải mang lại tính thuận kể từ của chính nó và trật tự động links của chính nó là nhị.[12] Chlor dioxide, brom dioxide và iod dioxide cũng chứa chấp links phụ vương electron.

Các phân tử sở hữu links với số electron phi lý thông thường sở hữu tính phản xạ cao. Các loại links này chỉ giữ lại ổn định tấp tểnh trong số những yếu tắc có tính âm năng lượng điện tương tự nhau.[12]

Cộng hưởng[sửa | sửa mã nguồn]

Có những tình huống tuy nhiên chỉ từng cấu hình Lewis ko đầy đủ nhằm lý giải cấu hình electron vô một phân tử, vì vậy cần phải có sự ông xã hóa học cấu hình. Các vẹn toàn tử trong những phân tử này hoàn toàn có thể links một cơ hội khác lạ trong mỗi cấu hình khác lạ (liên kết đơn vô một chiếc, links song vô cái không giống, hoặc không tồn tại gì cả), dẫn cho tới những bậc links ko vẹn toàn. Ion nitrat là một trong ví dụ với phụ vương cấu hình tương tự. Liên kết thân thiết nitơ và từng oxy là một trong links song vô một cấu hình và một links đơn vô nhị cấu hình còn sót lại, vậy nên bậc links khoảng trong những tương tác N–O là 2 + 1 + 1/3 = 4/3.

Công thức nằm trong tận hưởng chi phí chuẩn chỉnh mang lại ion nitrat

Thơm[sửa | sửa mã nguồn]

Trong chất hóa học cơ học, Lúc một phân tử với cùng 1 vòng bằng phẳng tuân bám theo quy tắc Hückel, với con số những electron π trúng với công thức 4n + 2 (n là số nguyên), thì đạt được xem ổn định tấp tểnh và tính đối xứng cao. Trong benzen, phù hợp hóa học thơm ngát thứ nhất, sở hữu 6 electron links π (n = 1, 4n + 2 = 6). Chúng cướp phụ vương orbital phân tử cô động xứng (thuyết orbital phân tử) hoặc tạo hình những links π vô nhị cấu hình nằm trong tận hưởng phối kết hợp tuyến tính (thuyết links hóa trị), đưa đến một hình lục giác thường thì thể hiện tại tính ổn định tấp tểnh to hơn fake thuyết 1,3,5-cyclohexatriene.[7]

Trong tình huống của những hóa học thơm ngát dị vòng và những benzen được thế, sự khác lạ về phỏng âm năng lượng điện trong những phần của vòng hoàn toàn có thể mà thậm chí cướp ưu thế vô sinh hoạt chất hóa học của những links vòng thơm ngát, còn nếu như không thì tương tự nhau.[7]

Xem thêm: running man tap hay nhat

Siêu hóa trị[sửa | sửa mã nguồn]

Một vài ba phân tử chắc chắn như xenon difluoride và lưu hoàng hexafluoride sở hữu số phối trí cao hơn nữa số lượng hoàn toàn có thể tự quy tắc nằm trong hóa trị nghiêm ngặt bám theo theo quy tắc chén bát tử. Như vậy được lý giải bởi vì quy mô links tam tứ ("3c–4e") vô bại lý giải hàm sóng phân tử vô terms of non-bonding highest occupied molecular orbitals vô thuyết orbital phân tử và ionic-covalent nằm trong tận hưởng vô thuyết links hóa trị.

Thiếu electron[sửa | sửa mã nguồn]

Trong links tam nhị ("3c–2e") phụ vương vẹn toàn tử share nhị electron vô vẹn toàn kết. Loại links này xẩy ra vô phù hợp hóa học thiếu thốn electron như diborane. Mỗi links vì vậy (2 bên trên từng phân tử vô dibonare) có một cặp electron links những vẹn toàn tử bor theo như hình dạng một ngược chuối, với cùng 1 proton (hạt nhân của một vẹn toàn tử hydro) ở thân thiết links, share electron đối với cả nhị vẹn toàn tử bor. Trong vài ba group chất hóa học chắc chắn, links gọi là links tứ nhị cũng khá được thể hiện.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Campbell (2006). Biology: Exploring Life. Boston, MA: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6. Truy cập ngày 5 mon hai năm 2012. [cần nguồn tốt hơn]
  2. ^ March, Jerry (1992). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60180-2.
  3. ^ Gary L. Miessler; Donald Arthur Tarr (2004). Inorganic Chemistry. Prentice Hall. ISBN 0-13-035471-6.
  4. ^ Merriam-Webster – Collegiate Dictionary (2000).
  5. ^ “Chemical Bonds”. Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Truy cập ngày 9 mon 6 năm 2013.
  6. ^ Lewis, Gilbert N. (ngày 1 tháng tư năm 1916). “The atom and the molecule”. Journal of the American Chemical Society. 38 (4): 762–785. doi:10.1021/ja02261a002.
  7. ^ a b c Bruice, Paula (2016). Organic Chemistry (ấn bạn dạng 8). Pearson. ISBN 978-0-13-404228-2.
  8. ^ Heitler, W.; London, F. (1927). “Wechselwirkung neutraler Atome und homöopolare Bindung nach der Quantenmechanik” [Interaction of neutral atoms and homeopolar bonds according to tát quantum mechanics]. Zeitschrift für Physik. 44 (6–7): 455–472. Bibcode:1927ZPhy...44..455H. doi:10.1007/bf01397394. English translation in Hettema, H. (2000). Quantum Chemistry: Classic Scientific Papers. World Scientific. tr. 140. ISBN 978-981-02-2771-5. Truy cập ngày 5 mon hai năm 2012.
  9. ^ Stranks, D. R.; Heffernan, M. L.; Lee Dow, K. C.; McTigue, Phường. T.; Withers, G. R. A. (1970). Chemistry: A structural view. Carlton, Vic.: Melbourne University Press. tr. 184. ISBN 0-522-83988-6.
  10. ^ Weinhold, F.; Landis, C. (2005). Valency and Bonding. Cambridge. tr. 96–100. ISBN 0-521-83128-8.
  11. ^ Harcourt, Richard D. chỉnh sửa (2015). “Chapter 2: Pauling "3-Electron Bonds", 4-Electron 3-Centre Bonding, and the Need for an "Increased-Valence" Theory”. Bonding in Electron-Rich Molecules: Qualitative Valence-Bond Approach via Increased-Valence Structures. Springer. ISBN 9783319166766.
  12. ^ a b Pauling, L. (1960). The Nature of the Chemical Bond. Cornell University Press. tr. 340–354.

Nguồn[sửa | sửa mã nguồn]

  • “Covalent bonding – Single bonds”. chemguide. 2000. Truy cập ngày 5 mon hai năm 2012.
  • “Electron Sharing and Covalent Bonds”. Department of Chemistry University of Oxford. Truy cập ngày 5 mon hai năm 2012.
  • “Chemical Bonds”. Department of Physics and Astronomy, Georgia State University. Truy cập ngày 5 mon hai năm 2012.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

  • Covalent Bonds and Molecular Structure Lưu trữ 2009-02-10 bên trên Wayback Machine
  • Structure and Bonding in Chemistry—Covalent Bonds Lưu trữ 2009-04-30 bên trên Wayback Machine

Bản mẫu:Chemical bonds Bản mẫu:Organic chemistry