LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ KHÔNG CỰC: ĐẶC ĐIỂM, SỰ HÌNH THÀNH, CÁC LOẠI - HÓA HỌC - 2024

Liên kết cộng hóa trị không cực là một loại liên kết hóa học trong đó hai nguyên tử có độ âm điện giống nhau chia sẻ các electron để tạo thành phân tử.

Loại liên kết này được tìm thấy trong một số lượng lớn các hợp chất có các đặc điểm khác nhau, được tìm thấy giữa hai nguyên tử nitơ tạo thành dạng khí (N ₂ ), và giữa nguyên tử cacbon và hydro giữ phân tử khí metan lại với nhau. (CH ₄ ) chẳng hạn.

Liên kết cộng hóa trị không cực của metan. Bởi CNX OpenStax, qua Wikimedia Commons

Nó được gọi là độ âm điện đối với đặc tính mà các nguyên tố hóa học sở hữu, liên quan đến khả năng thu hút mật độ electron của các nguyên tử này về phía nhau lớn hay nhỏ.

Độ phân cực của các liên kết cộng hóa trị không cực khác nhau về độ âm điện của các nguyên tử nhỏ hơn 0,4 (như được chỉ ra bởi thang Pauling). Nếu nó lớn hơn 0,4 và nhỏ hơn 1,7 thì đó là liên kết cộng hóa trị có cực, trong khi nếu lớn hơn 1,7 thì đó là liên kết ion.

Cần lưu ý rằng độ âm điện của nguyên tử chỉ mô tả những nguyên tử tham gia vào liên kết hóa học, nghĩa là khi chúng là một phần của phân tử.

Đặc điểm chung của liên kết cộng hóa trị không cực

Thuật ngữ "không phân cực" đặc trưng cho các phân tử hoặc liên kết không thể hiện bất kỳ cực nào. Khi một phân tử không phân cực, nó có thể có hai ý nghĩa:

-Các nguyên tử của nó không liên kết với nhau bằng liên kết phân cực.

-Nó có các liên kết loại phân cực, nhưng chúng được định hướng theo cách đối xứng đến nỗi mỗi liên kết loại bỏ mômen lưỡng cực của liên kết kia.

Bởi Jacek FH, từ Wikimedia Commons

Theo cách tương tự, có một số lượng lớn các chất mà các phân tử của chúng vẫn liên kết với nhau trong cấu trúc của hợp chất, cho dù ở pha lỏng, khí hay rắn.

Khi điều này xảy ra, phần lớn là do cái gọi là lực hoặc tương tác van der Waals, ngoài các điều kiện nhiệt độ và áp suất tại đó phản ứng hóa học xảy ra.

Những loại tương tác này, cũng xảy ra trong các phân tử phân cực, xảy ra do sự chuyển động của các hạt hạ nguyên tử, chủ yếu là các electron khi chúng chuyển động giữa các phân tử.

Do hiện tượng này, trong một số trường hợp, các electron có thể tích tụ ở một đầu của loại hóa chất, tập trung trong các khu vực cụ thể của phân tử và tạo cho nó một loại điện tích riêng phần, tạo ra một số lưỡng cực nhất định và làm cho các phân tử ở khá gần nhau. tại nhau.

Tính phân cực và đối xứng

Tuy nhiên, lưỡng cực nhỏ này không được hình thành trong các hợp chất được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị không cực, bởi vì sự khác biệt giữa độ âm điện của chúng thực tế là bằng không hoặc hoàn toàn bằng không.

Trong trường hợp phân tử hoặc liên kết được tạo thành từ hai nguyên tử bằng nhau, nghĩa là khi độ âm điện của chúng giống nhau, hiệu số giữa chúng bằng không.

Theo nghĩa này, liên kết được phân loại là cộng hóa trị không cực khi sự khác biệt về độ âm điện giữa hai nguyên tử tạo nên liên kết nhỏ hơn 0,5.

Ngược lại, khi phép trừ này dẫn đến giá trị từ 0,5 đến 1,9, nó được đặc trưng là cộng hóa trị có cực. Trong khi, khi sự khác biệt này dẫn đến một số lớn hơn 1,9, nó chắc chắn được coi là một liên kết hoặc hợp chất có bản chất phân cực.

Vì vậy, loại liên kết cộng hóa trị này được hình thành nhờ sự chia sẻ electron giữa hai nguyên tử làm cho mật độ electron của chúng bằng nhau.

Vì lý do này, ngoài bản chất của các nguyên tử tham gia vào tương tác này, các phân tử được liên kết bằng loại liên kết này có xu hướng khá đối xứng và do đó, các liên kết này thường khá bền.

Liên kết cộng hoá trị không cực được hình thành như thế nào?

Nói chung, liên kết cộng hóa trị bắt nguồn khi một cặp nguyên tử tham gia chia sẻ các cặp electron, hoặc khi sự phân bố mật độ electron bằng nhau giữa cả hai nguyên tử.

Mô hình Lewis mô tả những liên kết này là những tương tác có mục đích kép: hai điện tử được chia sẻ giữa các cặp nguyên tử có liên quan và đồng thời lấp đầy mức năng lượng ngoài cùng (vỏ hóa trị) của mỗi điện tử trong số chúng, cấp cho chúng ổn định hơn.

Vì loại liên kết này dựa trên sự khác biệt về độ âm điện giữa các nguyên tử tạo nên nó, điều quan trọng cần biết là các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn (hoặc độ âm điện lớn hơn) là những nguyên tố hút electron về phía nhau mạnh nhất.

Tính chất này có xu hướng tăng dần trong bảng tuần hoàn theo chiều trái-phải và tăng dần (từ dưới lên), do đó nguyên tố được coi là độ âm điện nhỏ nhất trong bảng tuần hoàn là franxi (xấp xỉ 0,7 ) và chất có độ âm điện lớn nhất là flo (xấp xỉ 4,0).

Những liên kết này xảy ra phổ biến hơn giữa hai nguyên tử thuộc phi kim loại hoặc giữa một phi kim loại với một nguyên tử thuộc bản chất kim loại.

Đặt hàng và năng lượng

Từ quan điểm bên trong hơn, về tương tác năng lượng, có thể nói rằng một cặp nguyên tử hút nhau và tạo thành liên kết nếu quá trình này làm giảm năng lượng của hệ.

Tương tự như vậy, khi các điều kiện nhất định cho phép các nguyên tử đang tương tác hút nhau, chúng lại gần nhau hơn và đó là khi liên kết được tạo ra hoặc hình thành; miễn là cách tiếp cận này và sự kết hợp tiếp theo liên quan đến một cấu hình có ít năng lượng hơn so với cách sắp xếp ban đầu, trong đó các nguyên tử được tách ra.

Cách thức mà các loài nguyên tử kết hợp để tạo thành phân tử được mô tả bởi quy tắc bát phân, được đề xuất bởi nhà vật lý hóa sinh người Mỹ Gilbert Newton Lewis.

Quy tắc nổi tiếng này chủ yếu nói rằng một nguyên tử không phải là hydro có xu hướng liên kết cho đến khi nó được bao quanh bởi tám điện tử trong lớp vỏ hóa trị của nó.

Điều này có nghĩa là liên kết cộng hóa trị bắt nguồn khi mỗi nguyên tử thiếu đủ điện tử để lấp đầy octet của nó, đó là khi chúng chia sẻ các điện tử của mình.

Để đạt được sự ổn định trong cấu trúc CO2, nguyên tử cacbon được yêu cầu tạo hai liên kết đôi với mỗi nguyên tử oxy, do đó đáp ứng quy tắc octet.

Quy tắc này có những ngoại lệ của nó, nhưng nhìn chung nó phụ thuộc vào bản chất của các yếu tố tham gia vào liên kết.

Các loại nguyên tố tạo thành liên kết cộng hóa trị không cực

Khi liên kết cộng hóa trị không cực được hình thành, hai nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc các nguyên tố khác nhau có thể liên kết với nhau bằng cách chia sẻ các electron từ mức năng lượng ngoài cùng của chúng, đó là những gì có sẵn để tạo liên kết.

Khi sự liên kết hóa học này xảy ra, mỗi nguyên tử có xu hướng đạt được cấu hình điện tử ổn định nhất, cấu hình này tương ứng với các khí cao hơn. Vì vậy, mỗi nguyên tử thường "tìm cách" để có được cấu hình khí cao nhất gần nhất trong bảng tuần hoàn, có ít hoặc nhiều electron hơn cấu hình ban đầu của nó.

Vì vậy, khi hai nguyên tử của cùng một nguyên tố liên kết để tạo thành liên kết cộng hóa trị không cực, đó là vì liên kết này tạo cho chúng một cấu hình ít năng lượng hơn và do đó ổn định hơn.

Ví dụ đơn giản nhất của loại này là khí hydro (H ₂ ), mặc dù các ví dụ khác là khí oxy (O ₂ ) và nitơ (N ₂ ).

Hai nguyên tử hiđrô giống hệt nhau trong đó các cặp electron hút theo cùng một phương, dẫn đến liên kết không có cực.

Liên kết cộng hóa trị không cực của các nguyên tử khác nhau

Liên kết không phân cực cũng có thể được hình thành giữa hai nguyên tố phi kim hoặc một nguyên tố kim loại và một nguyên tố phi kim.

Trong trường hợp thứ nhất, các nguyên tố phi kim được tạo thành từ những nguyên tố thuộc một nhóm chọn lọc của bảng tuần hoàn, trong số đó có halogen (iot, brom, clo, flo), khí quý (radon, xenon, krypton , argon, neon, heli) và một số loại khác như lưu huỳnh, phốt pho, nitơ, oxy, carbon, trong số những chất khác.

Một ví dụ về điều này là sự liên kết của các nguyên tử cacbon và hydro, cơ sở cho hầu hết các hợp chất hữu cơ.

Trong trường hợp thứ hai, các kim loại là những kim loại có đặc điểm trung gian giữa các phi kim loại và các kim loại thuộc các kim loại trong bảng tuần hoàn. Trong số này có: gecmani, bo, antimon, tellurium, silicon, trong số những chất khác.

Ví dụ

Có thể nói có hai loại liên kết cộng hóa trị. Mặc dù trong thực tế, chúng không có bất kỳ sự khác biệt nào, nhưng đó là:

-Khi các nguyên tử giống nhau tạo thành liên kết.

-Khi hai nguyên tử khác nhau kết hợp với nhau tạo thành phân tử.

Giữa các nguyên tử giống hệt nhau

Trong trường hợp liên kết cộng hóa trị không cực xảy ra giữa hai nguyên tử giống nhau, độ âm điện của mỗi nguyên tử không thực sự quan trọng, bởi vì chúng sẽ luôn hoàn toàn giống nhau, do đó sự khác biệt về độ âm điện sẽ luôn bằng không.

Đây là trường hợp của các phân tử ở thể khí như hydro, oxy, nitơ, flo, clo, brom, iot.

Liên kết cộng hóa trị không cực của hai nguyên tử oxi giống nhau.

Giữa các nguyên tử khác nhau

Ngược lại, khi chúng là hợp nhất giữa các nguyên tử khác nhau, thì phải tính đến độ hút điện của chúng để xếp chúng vào loại không phân cực.

Đây là trường hợp của phân tử metan, trong đó mômen lưỡng cực hình thành trong mỗi liên kết cacbon-hydro bị hủy bỏ vì lý do đối xứng. Điều này có nghĩa là thiếu sự phân tách các điện tích, vì vậy chúng không thể tương tác với các phân tử phân cực như nước, làm cho các phân tử này và các hydrocacbon phân cực khác kỵ nước.

Các phân tử không phân cực khác là: cacbon tetraclorua (CCl ₄ ), pentan (C ₅ H ₁₂ ), etylen (C ₂ H ₄ ), cacbon đioxit (CO ₂ ), benzen (C ₆ H ₆ ) và toluen (C ₇ H ₈ ).

Liên kết cộng hoá trị không cực của cacbon đioxit.

Người giới thiệu

1. Bettelheim, FA, Brown, WH, Campbell, MK, Farrell, SO và Torres, O. (2015). Giới thiệu về Đại cương, Hữu cơ và Hóa sinh. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
2. LibreTexts. (sf). Liên kết hóa trị. Lấy từ chem.libretexts.org
3. Brown, W., Foote, C., Iverson, B., Anslyn, E. (2008). Hóa học hữu cơ. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
4. Suy nghĩCo. (sf). Ví dụ về phân tử cực và không cực. Lấy từ thinkco.com
5. Joesten, MD, Hogg, JL và Castellion, ME (2006). The World of Chemistry: Essentials: Bản chất. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
6. Wikipedia. (sf). Liên kết cộng hóa trị. Lấy từ en.wikipedia.org