Liên kết cộng hóa trị

Bách khoa toàn thư há Wikipedia

Bạn đang xem: liên kết cộng hóa trị là liên kết hóa học được hình thành giữa hai nguyên tử bằng

Liên kết nằm trong hóa trị, thường hay gọi là liên kết phân tử là 1 trong những link chất hóa học được tạo hình bằng sự việc sử dụng cộng đồng một hoặc nhiều cặp electron Một trong những nguyên vẹn tử. Những cặp electron này được gọi là cặp electron sử dụng chung, và sự cân đối lực mút hút và lực đẩy Một trong những nguyên vẹn tử trong những khi share những electron được gọi là link nằm trong hóa trị.^[1]^{[cần nguồn tốt hơn]} Với nhiều phân tử, việc sử dụng cộng đồng electron được chấp nhận từng nguyên vẹn tử đạt được thông số kỹ thuật electron bền vững và kiên cố.

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

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

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Các định nghĩa thứ nhất về link nằm trong hoá trị khởi nguồn từ hình hình họa của phân tử methan. Cấu trúc Lewis tiếp tục thể hiện tại link nằm trong hoá trị vày những electron được sử dụng cộng đồng Một trong những nguyên vẹn tử.

Thuật ngữ covalence nhắc cho tới link được dùng phen nguồn vào năm 1919 vày Irving Langmuir nhập 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 nguyên vẹn tử và phân tử". Langmuir ghi chép rằng "chúng tớ tiếp tục biểu thị thuật ngữ covalence ngay số cặp electron nhưng mà một nguyên vẹn tử thông thường share với nguyên vẹn 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 link nằm trong hóa trị hoàn toàn có thể đang được mò mẫm đi ra kể từ vài ba năm vừa qua. Vào năm 1916, Gilbert N. Lewis tiếp tục tế bào miêu tả sự sử dụng cộng đồng những cặp electron Một trong những nguyên vẹn tử.^[6] Ông ra mắt kí hiệu Lewis hoặc dấu chấm electron hoặc cấu trúc chấm Lewis, nhập cơ những electron hóa trị (ở lớp vỏ) được màn trình diễn bên dưới dạng những nốt chấm xung xung quanh những kí hiệu nguyên vẹn tử. Các cặp electron nằm trong lòng những nguyên vẹn tử đại diện thay mặt cho những link nằm trong hóa trị. đa phần cặp electron đại diện thay mặt cho tới nhiều link, như thể những link song và link thân phụ. Một cơ hội màn trình diễn thay cho thế, ko được trình trình diễn ở phía trên, là màn trình diễn những cặp electron tạo ra trở nên link bên dưới dạng những gạch ốp trực tiếp.

Lewis khuyến cáo rằng một nguyên vẹn tử dẫn đến đầy đủ những link nằm trong hóa trị nhằm lấp giàn giụa (đóng kín) lớp vỏ ngoài nằm trong. Trong hình, nguyên vẹn tử carbon với hóa trị tư, vì vậy được xung quanh vày tám electron (quy tắc chén bát tử), tư electron của chủ yếu nguyên vẹn tử carbon và tư electron kể từ những nguyên vẹn tử hydro tiếp tục link với nó. Mỗi hydro với hóa trị một được xung quanh vày nhì electron (một quy tắc đôi) - một electron của nó thêm vào đó một electron kể từ nguyên vẹn tử carbon. Số lượng electron ứng với con số dùng để làm lấp giàn giụa lớp vỏ ngoài theo gót thuyết lượng tử của nguyên vẹn tử; lớp bên ngoài nằm trong của một nguyên vẹn tử carbon là n = 2, hoàn toàn có thể chứa chấp được tám electron, trong những khi lớp bên ngoài nằm trong (và duy nhất) của một nguyên vẹn tử hydro là n = 1, chỉ chứa chấp được 2 electron.

Trong khi phát minh về những cặp electron sử dụng cộng đồng cung ứng một hình ảnh lăm le tính hiệu suất cao về link nằm trong hóa trị, rất cần phải với cơ học tập lượng tử nhằm nắm vững thực chất của những link này và Dự kiến cấu hình cũng như thể đặc thù của những phân tử giản dị. Walter Heitler và Fritz London được ghi nhận là những người dân thứ nhất phân tích và lý giải thành công xuất sắc một link chất hóa học (phân tử hydro) vày cơ học tập lượng tử nhập năm 1927.^[7] Công trình của mình được dựa vào quy mô link hóa trị, giả thiết rằng một link chất hóa học được tạo hình khi với sự ck chéo cánh đảm bảo chất lượng những orbital nguyên vẹn tử Một trong những nguyên vẹn tử nhập cuộc.

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

Các orbital nguyên vẹn tử (trừ orbital s) với những đặc thù triết lý đặc trưng dẫn cho tới những loại link không giống nhau. Liên kết sigma (σ) là link nằm trong hóa trị mạnh mẽ và tự tin nhất, bởi sự ck chéo cánh orbital của nhì nguyên vẹn tử không giống nhau. Một link đơn thông thường là link σ. Liên kết pi (π) thì yếu ớt rộng lớn và bởi sự ck chéo cánh của những orbital p (hoặc d). Một link song thân thiện nhì nguyên vẹn tử bao gồm một link σ và một link π, và một link thân phụ bao gồm một link σ và nhì link π.

Liên kết nằm trong hóa trị còn bị tác động vày chừng âm năng lượng điện của những nguyên vẹn tử nhập cuộc link, ra quyết định sự phân vô cùng chất hóa học của link. Hai nguyên vẹn tử có tính âm năng lượng điện tương tự tiếp tục tạo ra link nằm trong hóa trị ko phân vô cùng, ví như H-H. Một link ko cân đối tiếp tục tạo ra một lên kết hóa trị phân vô cùng, ví như H-Cl. Tuy nhiên, phân vô cùng còn đòi hỏi sự bất đối xứng hình học tập, hoặc lưỡng vô cùng không giống hoàn toàn có thể bị bỏ quăng quật tạo ra phân tử ko phân vô cùng.

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

Có vài ba loại cấu hình link 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 kếch xù (giant covalent structures). Đơn phân tử với những link mạnh mẽ và tự tin lưu giữ cho những nguyên vẹn tử ở cạnh nhau, tuy nhiên vẫn đang còn những lực mút hút ko đáng chú ý Một trong những phân tử. Những hóa học nằm trong hóa trị như thế thông thường ở dạng khí, ví như HCl, SO₂, CO₂, và CH₄. Trong cấu hình phân tử thì với lực mút hút yếu ớt. Các hóa học nằm trong hóa trị như thế với sức nóng chừng sôi thấp (như ethanol), và sức nóng dộ rét mướt cháy thấp (như iod và CO₂ rắn). Cấu trúc đại phân tử có một lượng rộng lớn những nguyên vẹn tử link cùng nhau vày link nằm trong hóa trị nhập 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 nguyên vẹn tử link theo gót lớp (như kêu ca chì), hoặc cấu hình thân phụ chiều (như rubi và thạch anh). Những hóa học này còn có sức nóng nhiệt độ chảy và sức nóng chừng sôi cao, thông thường giòn và với năng lượng điện trở suất cao. Các yếu tắc có tính âm năng lượng điện rộng lớn, và với kỹ năng tạo hình 3 hoặc tư link song, thông thường được tạo ra trở nên kể từ những cấu hình đại phân tử như thế.^[8]

Các link một và thân phụ electron[sửa | sửa mã nguồn]

Các link với 1 hoặc thân phụ electron hoàn toàn có thể nhìn thấy trong những loại gốc tự tại, với con số electron phi lý. Ví dụ giản dị nhất cho tới link có một electron là link được tạo hình nhập cation hydro, H⁺
₂. Các link một electron thông thường với tích điện vày 1/2 của link 2 electron, vì vậy còn được gọi là "nửa liên kết". Tuy nhiên vẫn đang còn nước ngoài lệ: nhập tình huống của dilithium, link một electron Li⁺
₂ lại mạnh rộng lớn link nhì electron Li₂. Trường phù hợp nước ngoài lệ này hoàn toàn có thể phân tích và lý giải vày thuật ngữ lai hóa và cảm giác bên dưới lớp vỏ.^[9]

Xem thêm: Đỗ đen tốt nhưng lại 'đại kỵ' với 4 nhóm nguời sau

Ví dụ giản dị nhất cho tới link thân phụ electron là link hoàn toàn có thể được tạo hình nhập 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 thân phụ là 1 trong những orbital phản link, bỏ quăng quật 1/2 link tạo hình vày nhì electron cơ. Một ví dụ không giống cho tới phân tử chứa chấp link thân phụ electron, thêm nữa link nhì electron, là nitơ monoxide, NO. Phân tử oxy, O₂ cũng hoàn toàn có thể được xem là với nhì link thân phụ electron và nhì electron, phân tích và lý giải cho tới tính thuận kể từ của chính nó và trật tự động link của chính nó là nhì.^[11] Chlor dioxide, brom dioxide và iod dioxide cũng chứa chấp link thân phụ electron.

Các phân tử với link với số electron phi lý thông thường với tính phản xạ cao. Các loại link này chỉ lưu giữ ổn định lăm le trong những yếu tắc có tính âm năng lượng điện tương tự nhau.^[11]

Cộng hưởng[sửa | sửa mã nguồn]

Có những tình huống nhưng mà chỉ từng cấu hình Lewis ko đầy đủ nhằm phân tích và lý giải cấu hình electron nhập một phân tử, vì vậy cần phải có sự ck hóa học cấu hình. Các nguyên vẹn tử trong những phân tử này hoàn toàn có thể link một cơ hội khác lạ trong mỗi cấu hình khác lạ (liên kết đơn nhập một chiếc, link song nhập dòng sản phẩm không giống, hoặc không tồn tại gì cả), dẫn cho tới những bậc link ko nguyên vẹn. Ion nitrat là 1 trong những ví dụ với thân phụ cấu hình tương tự. Liên kết thân thiện nitơ và từng oxy là 1 trong những link song nhập một cấu hình và một link đơn nhập nhì cấu hình sót lại, vậy nên bậc link khoảng trong những tương tác N–O là 2 + 1 + 1/3 = 4/3.

Thơm[sửa | sửa mã nguồn]

Trong chất hóa học cơ học, khi một phân tử với 1 vòng phẳng lì tuân theo gót quy tắc Hückel, với con số những electron π đích với công thức 4n + 2 (n là số nguyên), thì đạt được xem ổn định lăm le và tính đối xứng cao. Trong benzen, phù hợp hóa học thơm sực thứ nhất, với 6 electron link π (n = 1, 4n + 2 = 6). Chúng rung rinh thân phụ orbital phân tử cô động xứng (thuyết orbital phân tử) hoặc tạo hình những link π nhập nhì cấu hình nằm trong tận hưởng phối kết hợp tuyến tính (thuyết link hóa trị), dẫn đến một hình lục giác thường thì thể hiện tại tính ổn định lăm le to hơn fake thuyết 1,3,5-cyclohexatriene.

Trong tình huống của những hóa học thơm sực dị vòng và những benzen được thế, sự khác lạ về chừng âm năng lượng điện Một trong những phần của vòng hoàn toàn có thể mà thậm chí rung rinh ưu thế nhập sinh hoạt chất hóa học của những link vòng thơm sực, còn nếu không thì tương tự nhau.

Siêu hóa trị[sửa | sửa mã nguồn]

Một vài ba phân tử chắc chắn như xenon difluoride và sulfur hexafluoride với số phối trí cao hơn nữa số lượng hoàn toàn có thể bởi quy tắc nằm trong hóa trị ngặt nghèo theo gót theo quy tắc chén bát tử. Vấn đề này được phân tích và lý giải vày quy mô link tam tứ ("3c–4e") nhập cơ phân tích và lý giải hàm sóng phân tử nhập terms of non-bonding highest occupied molecular orbitals nhập thuyết orbital phân tử và ionic-covalent nằm trong tận hưởng nhập thuyết link hóa trị.

Thiếu electron[sửa | sửa mã nguồn]

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

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

^ 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]}
^ March, Jerry (1992). Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60180-2.
^ Gary L. Miessler; Donald Arthur Tarr (2004). Inorganic Chemistry. Prentice Hall. ISBN 0-13-035471-6.
^ Merriam-Webster – Collegiate Dictionary (2000).
^ “Chemical Bonds”. Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Truy cập ngày 9 mon 6 năm 2013.
^ 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.
^ Heitler, W.; London, F. (1927). “Wechselwirkung neutraler Atome und homöopolare Bindung nach der Quantenmechanik” [Interaction of neutral atoms and homeopolar bonds according to lớn 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.
^ Stranks, D. R.; Heffernan, M. L.; Lee Dow, K. C.; McTigue, P.. T.; Withers, G. R. A. (1970). Chemistry: A structural view. Carlton, Vic.: Melbourne University Press. tr. 184. ISBN 0-522-83988-6.
^ Weinhold, F.; Landis, C. (2005). Valency and Bonding. Cambridge. tr. 96–100. ISBN 0-521-83128-8.
^ 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.
^ ^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.