Cíle výuky
- Definice jednoduché kovalentní vazby.
- Kreslení Lewisových bodových struktur molekul obsahujících jednoduché kovalentní vazby.
Co drží molekuly pohromadě?“
V té či oné podobě nás myšlenka spojování atomů do větších látek provází již dlouho. Řecký filozof Démokritos (460-370 př. n. l.) věřil, že atomy mají na sobě háčky, které umožňují atomům vzájemné spojení.
Dnes se domníváme, že atomy drží pohromadě pomocí vazeb, které vznikají, když dva atomy sdílejí sadu elektronů, což je mnohem složitější představa než jednoduché háčky, kterým dával přednost Démokritos.
Kovalentní vazba vzniká, když se dva orbitaly s jedním elektronem navzájem překrývají. Pro molekulu vodíku to lze znázornit takto:
Při vzniku molekuly H2 musí mít sdílené elektrony opačný spin, proto jsou zobrazeny s opačným spinem v atomovém orbitalu 1 s.
Halogeny ve svých dvouatomových molekulách také tvoří jednoduché kovalentní vazby. Atom libovolného halogenu, například fluoru, má sedm valenčních elektronů. Jeho nespárovaný elektron se nachází v orbitalu 2p.
Jednotlivé elektrony ve třetím orbitalu 2p se spojují a vytvářejí kovalentní vazbu:
Obrázek 1. Kovalentní vazba. Vlevo je atom fluoru se sedmi valenčními elektrony. Vpravo je molekula F2.
Dvouatomová molekula fluoru (F2) obsahuje jediný sdílený pár elektronů. Každý atom F má také tři páry elektronů, které nejsou sdílené s druhým atomem. Osamělý pár je pár elektronů v Lewisově elektronové bodové struktuře, který není sdílen mezi atomy. Atom kyslíku v molekule vody zobrazené níže má dva páry osamělých elektronů. Každý atom F má tři osamělé páry. V kombinaci se dvěma elektrony v kovalentní vazbě se každý atom F řídí pravidlem oktetu.
Ukázková úloha: Lewisovy elektronové bodové struktury
Nakreslete Lewisovu elektronovou bodovou strukturu pro vodu.
Krok 1: Vypište známé veličiny a naplánujte úlohu
Známé
- molekulový vzorec vody = H 2 O
- 1 atom O = 6 valenčních elektronů
- 2 atomy H = 2 × 1 = 2 valenční elektrony
- celkový počet valenčních elektronů = 8
Pomocí periodické tabulky určete počet valenčních elektronů pro každý atom a celkový počet valenčních elektronů. Uspořádejte atomy a rozdělte elektrony tak, aby se každý atom řídil pravidlem oktetu. Atom kyslíku bude mít 8 elektronů, zatímco atomy vodíku budou mít každý 2.
Krok 2: Řešení
Elektronové bodové diagramy pro každý atom jsou:
Každý atom vodíku se svým jedním elektronem vytvoří kovalentní vazbu s atomem kyslíku, kde má jeden elektron. Výsledná Lewisova elektronová bodová struktura je:
Krok 3: Přemýšlejte o svém výsledku.
Atom kyslíku se řídí oktetovým pravidlem se dvěma páry vazebných elektronů a dvěma osamělými páry. Každý atom vodíku se řídí oktetovým pravidlem s jedním vazebným párem elektronů.
Shrnutí
- Kovalentní vazby vznikají, když elektrony dvou atomů tvoří překrývající se orbitaly.
- Lone pair electrons in an atom are not shared with another atom.
Practice
Read the article and practice drawing Lewis structures for some of the single covalent bond compounds listed at the end.
http://www2.fiu.edu/~landrumj/LewisStructures.pdf
Review
- How does a covalent bond form?
- What do the spins of the shared electrons need to be?
- Do lone pair electrons form covalent bonds?
Glossary
- lone pair: A pair of electrons in a Lewis electron-dot structure that is not shared between atoms.