Na lastnosti kovalentnih spojin temeljijo na več dejavnikov, ki so odvisne predvsem od molekularne strukture. Za začetek se mora kovalentna vez pridružiti vašim atomom in električnih nabojev ne sme biti; v nasprotnem primeru bi govorili o ionskih ali koordinacijskih spojinah.
V naravi je preveč izjem, pri katerih ločnica med tremi vrstami spojin postane zamegljena; še posebej, če upoštevamo makromolekule, ki so sposobne nositi tako kovalentne kot ionske regije. Toda na splošno kovalentne spojine ustvarjajo preproste, posamezne enote ali molekule.
Obala plaže, eden neskončnih primerov virov kovalentnih in ionskih spojin. Vir: Pexels.
Plini, ki sestavljajo ozračje in vetrič, ki zadenejo obale plaže, niso nič drugega kot več molekul, ki spoštujejo konstantno sestavo. Kisik, dušik, ogljikov dioksid so diskretne molekule s kovalentnimi vezmi in tesno sodelujejo z življenjem planeta.
Na morski strani je molekula vode OHO najpomembnejši primer kovalentne spojine. Na obali se vidi nad peski, ki so kompleksna mešanica erodiranih silicijevih oksidov. Voda je pri sobni temperaturi tekoča in to lastnost bo pomembno upoštevati pri drugih spojinah.
Kovalentna vez
V uvodu je bilo omenjeno, da imajo omenjeni plini kovalentne vezi. Če pogledate njihove molekularne strukture, boste videli, da so njihove vezi dvojne in trojne: O = O, N≡N in O = C = O. Nasprotno, druge pline imajo enojne vezi: hh, Cl-Cl, FO in CH 4 (štiri CH vezi s tetraedrskim geometrijo).
Značilnost teh vezi in posledično kovalentnih spojin je, da so usmerjene sile; prehaja iz enega atoma v drugega in njeni elektroni so, če ni resonance, lokalizirani. Medtem ko so v ionskih spojinah medsebojni vplivi med dvema ionoma nenamerni: privlačijo in odbijajo druge sosednje ione.
To pomeni takojšnje posledice na lastnosti kovalentnih spojin. Glede njegovih vezi pa je mogoče, dokler ni ionskih nabojev, potrditi, da je spojina z enojnimi, dvojnimi ali trojnimi vezmi kovalentna; še bolj pa, če gre za verižne strukture, ki jih najdemo v ogljikovodikih in polimerih.
Nekatere kovalentne spojine se povežejo v več vezi, kot da bi bile verige. Vir: Pexels.
Če v teh verigah ni ionskih nabojev, kot v teflonskem polimeru, naj bi šlo za čiste kovalentne spojine (v kemijskem in ne kompozicijskem smislu).
Molekularna neodvisnost
Ker so kovalentne vezi usmerjene sile, vedno končno določijo diskretno strukturo, ne pa tridimenzionalne ureditve (kot je to primer s kristalnimi strukturami in rešetkami). Od kovalentnih spojin lahko pričakujemo majhne, srednje, obročate, kubične molekule ali s katero koli drugo vrsto strukture.
Med majhnimi molekulami so na primer plini, voda in druge spojine, kot so: I 2 , Br 2 , P 4 , S 8 (s krono podobno strukturo), As 2 in polimeri silicija in ogljik.
Vsak od njih ima svojo strukturo, neodvisno od povezav svojih sosedov. Če želite to poudariti, razmislite o alotropu ogljika, fulerena, C 60 :
Fullereni, eden najzanimivejših alotropov premoga. Vir: Pixabay.
Upoštevajte, da je oblikovana kot nogometna žoga. Čeprav kroglice lahko medsebojno delujejo, je ta simbolna struktura določila njihove kovalentne vezi; to pomeni, da ni kaljene mreže kristalnih kroglic, ampak ločene (ali stisnjene).
Vendar molekule v resničnem življenju niso same: medsebojno delujejo, da vzpostavijo viden plin, tekočino ali trdno snov.
Medmolekularne sile
Medmolekulske sile, ki držijo posamezne molekule skupaj, so zelo odvisne od njihove strukture.
Nepolarne kovalentne spojine (npr. Plini) medsebojno delujejo skozi določene vrste sil (disperzija ali London), medtem ko polarne kovalentne spojine (kot je voda) medsebojno delujejo z drugimi vrstami sil (dipol-dipol). Vse te interakcije imajo skupno eno stvar: usmerjene so, tako kot kovalentne vezi.
Na primer, molekule vode medsebojno delujejo preko vodikovih vezi, posebne vrste dipol-dipolnih sil. Postavljeni so tako, da vodikovi atomi kažejo na atom kisika sosednje molekule: H 2 O - H 2 O. In zato te interakcije predstavljajo določeno smer v vesolju.
Ker so medmolekulske sile kovalentnih spojin povsem usmerjene, to pomeni, da njihove molekule ne morejo koalirati tako učinkovito kot ionske spojine; in rezultat, vrelišča in tališča, ki so ponavadi nizka (T <300 ° C).
Posledično so kovalentne spojine pri sobni temperaturi običajno plinaste, tekoče ali mehke trdne snovi, saj se njihove vezi lahko vrtijo, kar molekulam daje prožnost.
Topnost
Topnost kovalentnih spojin bo odvisna od afinitete topnosti-topila. Če so apolarni, bodo topni v nepolarnih topilih, kot so diklorometan, kloroform, toluen in tetrahidrofuran (THF); če so polarni, bodo topni v polarnih topilih, kot so alkoholi, voda, ledena ocetna kislina, amoniak itd.
Vendar pa je zunaj takšne afinitete topno-topilo v obeh primerih stalnica: kovalentne molekule ne prekinejo (z določenimi izjemami) svojih vezi ali razgradijo atomov. Soli, na primer, pri raztapljanju uničijo njihovo kemijsko identiteto in ločijo svoje ione.
Vodljivost
Ker so nevtralni, ne zagotavljajo ustreznega medija za migracijo elektronov in so zato slabi prevodniki električne energije. Vendar nekatere kovalentne spojine, kot so vodikovi halogenidi (HF, HCl, HBr, HI), disociirajo svojo vez, da nastanejo ioni (H + : F - , Cl - , Br - …) in postanejo kisline (hidracidi).
So tudi slabi prevodniki toplote. To je zato, ker njihove medmolekulske sile in vibracije njihovih vezi absorbirajo nekaj dobavljene toplote, preden se njihove molekule povečajo v energiji.
Kristali
Kovalentne spojine, dokler dopuščajo njihove medmolekulske sile, lahko razporedimo tako, da ustvarimo strukturni vzorec; in s tem kovalentni kristal, brez ionskih nabojev. Tako je namesto mreže ionov kovalentno povezana mreža molekul ali atomov.
Primeri teh kristalov so: na splošno sladkorji, jod, DNK, kremenovi oksidi, diamanti, salicilna kislina, med drugim. Z izjemo diamanta imajo ta kovalentni kristali tališča mnogo nižje od tistih ionskih kristalov; torej anorganske in organske soli.
Ti kristali nasprotujejo lastnosti, da so kovalentne trdne snovi mehke.
Reference
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
- Leenhouts, Doug. (13. marec 2018). Značilnosti jonskih in kovalentnih spojin. Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com
- Toppr. (sf). Kovalentne spojine. Pridobljeno: toppr.com
- Helmenstine, Anne Marie, dr. (05. december 2018). Kovalentne ali molekularne lastnosti spojin. Pridobljeno: misel.com
- Wyman Elizabeth. (2019). Kovalentne spojine. Študij. Pridobljeno: study.com
- Ophardt C. (2003). Kovalentne spojine. Navidezna kemična knjiga. Pridobljeno iz: chemistry.elmhurst.edu
- Dr. Gergens. (sf). Organska kemija: Kemija ogljikovih spojin. . Pridobljeno: domača naloga.sdmesa.edu
- Quimitube. (2012). Lastnosti molekulskih kovalentnih snovi. Pridobljeno: quimitube.com