Cele nauczania
- Zdefiniuj pojedyncze wiązanie kowalencyjne.
- Narysuj struktury kropek Lewisa cząsteczek zawierających pojedyncze wiązania kowalencyjne.
Co trzyma cząsteczki razem?
W takiej czy innej formie, idea atomów łączących się w większe substancje była z nami od dawna. Grecki filozof Demokryt (460-370 p.n.e.) wierzył, że atomy mają na sobie haczyki, które pozwalają atomom łączyć się ze sobą.
Dzisiaj wierzymy, że atomy są trzymane razem przez wiązania tworzone, gdy dwa atomy dzielą się zestawem elektronów, co jest znacznie bardziej skomplikowanym obrazem niż proste haczyki, które preferował Demokryt.
Wiązanie kowalencyjne tworzy się, gdy dwa orbitale z jednym elektronem każdy zachodzą na siebie. Dla cząsteczki wodoru można to przedstawić jako:
Po utworzeniu cząsteczki H2, współdzielone elektrony muszą mieć przeciwny spin, więc są pokazane z przeciwnym spinem w atomowym orbitalu 1 s.
Halogeny również tworzą pojedyncze wiązania kowalencyjne w swoich cząsteczkach dwuatomowych. Atom dowolnego halogenu, takiego jak fluor, ma siedem elektronów walencyjnych. Jego niesparowany elektron znajduje się na orbitalu 2p.
Pojedyncze elektrony w trzecim orbitalu 2 p łączą się ze sobą tworząc wiązanie kowalencyjne:
Rysunek 1. Po lewej stronie atom fluoru z siedmioma elektronami walencyjnymi. Po prawej stronie cząsteczka F2.
Diatomowa cząsteczka fluoru (F2) zawiera jedną współdzieloną parę elektronów. Każdy atom F posiada również trzy pary elektronów, które nie są współdzielone z drugim atomem. Samotna para to para elektronów w strukturze elektronowo-kropkowej Lewisa, która nie jest współdzielona pomiędzy atomami. Atom tlenu w cząsteczce wody pokazanej poniżej ma dwie samotne pary elektronów. Każdy atom F ma trzy samotne pary. W połączeniu z dwoma elektronami w wiązaniu kowalencyjnym, każdy atom F spełnia regułę oktetu.
Przykładowe zadanie: Struktury kropek elektronowych Lewisa
Narysuj strukturę kropek elektronowych Lewisa dla wody.
Krok 1: Wymień znane wielkości i zaplanuj zadanie
Wiedza
- wzór cząsteczkowy wody = H 2 O
- 1 atom O = 6 elektronów walencyjnych
- 2 atomy H = 2 × 1 = 2 elektrony walencyjne
- całkowita liczba elektronów walencyjnych = 8
Użyj układu okresowego do określenia liczby elektronów walencyjnych dla każdego atomu i całkowitej liczby elektronów walencyjnych. Ułóż atomy i rozmieść elektrony tak, aby każdy atom spełniał regułę oktetu. Atom tlenu będzie miał 8 elektronów, podczas gdy atomy wodoru będą miały po 2.
Krok 2: Rozwiąż
Schematy kropek elektronowych dla każdego atomu to:
Każdy atom wodoru ze swoim pojedynczym elektronem utworzy wiązanie kowalencyjne z atomem tlenu, gdzie ma pojedynczy elektron. Wynikowa struktura kropki elektronowej Lewisa to:
Krok 3: Zastanów się nad swoim wynikiem.
Atom tlenu podąża za regułą oktetu z dwiema parami elektronów wiążących i dwiema samotnymi parami. Każdy atom wodoru podąża za regułą oktetu z jedną parą elektronów wiążących.
Podsumowanie
- Wiązania kowalencyjne tworzą się, gdy elektrony w dwóch atomach tworzą nakładające się orbitale.
- 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.