Learning Objectives
- Define a single covalent bond.
- Draw Lewis dot structures of molecules containing single covalent bonds.
Wat houdt moleculen bij elkaar?
Op de een of andere manier hebben we al heel lang het idee dat atomen aan elkaar haken om grotere stoffen te vormen. De Griekse filosoof Democritus (460-370 v.Chr.) geloofde dat aan atomen haken zaten waarmee atomen zich met elkaar konden verbinden.
Heden ten dage geloven we dat atomen bij elkaar worden gehouden door bindingen die ontstaan wanneer twee atomen een stel elektronen delen, een veel gecompliceerder beeld dan de simpele haken waar Democritus de voorkeur aan gaf.
Een covalente binding ontstaat wanneer twee banen met elk één elektron elkaar overlappen. Voor het waterstofmolecuul kan dit als volgt worden weergegeven:
Bij de vorming van het H2-molecuul moeten de gedeelde elektronen tegengestelde spin hebben, dus worden ze weergegeven met tegengestelde spin in de atomaire 1 s-baan.
De halogenen vormen ook enkelvoudige covalente bindingen in hun diatomische moleculen. Een atoom van een halogeen, zoals fluor, heeft zeven valentie-elektronen. Zijn ongepaarde elektron bevindt zich in de 2p-baan.
De ongepaarde elektronen in de derde 2p-baan vormen samen de covalente binding:
Figuur 1. Links staat een fluoratoom met zeven valentie-elektronen. Rechts staat het F2-molecuul.
Het diatomische fluormolecuul (F2) bevat een enkel gedeeld elektronenpaar. Elk F-atoom heeft ook drie elektronenparen die niet worden gedeeld met het andere atoom. Een lone pair is een elektronenpaar in een Lewis elektron-dot structuur dat niet gedeeld wordt tussen atomen. Het zuurstofatoom in het watermolecuul hieronder heeft twee sets lone-paren van elektronen. Elk F-atoom heeft drie lone paren. Gecombineerd met de twee elektronen in de covalente binding, volgt elk F-atoom de octetregel.
Voorbeeldopgave: Lewis-elektronpuntstructuren
Teken de Lewis-elektronpuntstructuur voor water.
Stap 1: Maak een lijst van de bekende grootheden en plan het probleem
Bekend
- moleculaire formule van water = H 2 O
- 1 O-atoom = 6 valentie-elektronen
- 2 H-atomen = 2 × 1 = 2 valentie-elektronen
- totaal aantal valentie-elektronen = 8
Gebruik het periodiek systeem om het aantal valentie-elektronen voor elk atoom en het totaal aantal valentie-elektronen te bepalen. Schik de atomen en verdeel de elektronen zo dat elk atoom de octetregel volgt. Het zuurstofatoom zal 8 elektronen hebben, terwijl de waterstofatomen er elk 2 zullen hebben.
Stap 2: Los op
Elektronpuntdiagrammen voor elk atoom zijn:
Elk waterstofatoom met zijn enkele elektron zal een covalente binding vormen met het zuurstofatoom waar het ook een enkel elektron heeft. De resulterende Lewis-elektronendotstructuur is:
Stap 3: Denk na over je resultaat.
Het zuurstofatoom volgt de octetregel met twee paar bindende elektronen en twee eenzame paren. Elk waterstofatoom volgt de octetregel met één bindingspaar elektronen.
Samenvatting
- Covalente bindingen worden gevormd wanneer elektronen in twee atomen overlappende baanvakken vormen.
- 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.