آموختن علم و دانش بیشتر

پیوند شیمیایی و انواع آن

تاریخ:یکشنبه 1 مرداد 1391-13:43

اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند با عنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.

دید کلی

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می‌دهد که اکثریت قریب به اتفاق اتمها در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارند. مواد ساده‌ای که در طبیعت به حالت آزاد وجود دارند، بندرت بصورت مولکول تک اتمی‌هستند. بیشتر مواد ساده بصورت مولکولهای دو یا چند اتمی در ‌طبیعت پیدا می‌شوند. برای مثال گاز هیدروژنی که از اثر اسیدها بر فلزها یا از تجزیه الکتریکی آب یا از هر راه دیگری بدست می‌آید، بصورت مولکول دو اتمی است.

اکسیژن نیز در اغلب موارد بصورت مولکول دو اتمی و گاهی نیز بصورت مولکول سه اتمی اوزون یافت می‌شود. فسفر سفید بصورت مولکول چهار اتمی و گوگرد بصورت مولکول هشت اتمی است. تنها گازهای بی‌اثر در طبیعت بصورت تک اتمی یافت می‌شوند.
 

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتالهای اتمی آنها به یک اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد. در حالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چون نیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

انرژی پیوند ، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یک مول اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

انواع پیوند شیمیایی

img/daneshnameh_up/2/28/b2h6.jpg

پیوند کووالانسی

در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارند و با استفاده از مدل بور ، الکترونهای مشترک بر روی مدار خارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندی پیوند کووالانسی نامیده می‌شود.

پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن از همپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم در دو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطراف هسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضوی است که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتر است. این شکل اوربیتال مولکولی اوربیتال مولکولی سیگما یا پیوند سیگما نامیده می‌شود.

در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطح انرژی پائین نمی‌آید و انرژی آزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیز بالاتر است، این اوربیتال را نمی‌توان اوربیتال پیوندی نامید، بلکه یک اوربیتالی ضد پیوندی است و بصورت نشان داده می‌شود.

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشتر باشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابر باشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوند میان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.
  • پیوند اکسیژن با هیدروژن :

    اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونی دارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بر دافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل می‌شود. در این مجموعه ، هیدروژن به آرایش گاز بی‌اثر هلیم رسیده است، ولی اکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوز به آرایش گاز بی‌اثر نرسیده است.

    آرایش الکترونی اکسیژن پس از تشکیل یک پیوند با یک هیدروژن مشابه آرایش الکترونی فلوئور شده است. بنابراین این مجموعه می‌تواند به همان راههایی که فلوئور آرایش الکترونی خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر رساند، آرایش الکترونی خود را کامل کند. یکی از راههای رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر آن است که با یک اتم هیدروژن دیگر پیوند برقرار کند و مولکول O را پدید آورد.

پیوند داتیو

اتم نیتروژن با سه اتم هیدروژن ، پیوند کووالانسی معمولی تشکیل می‌دهد و به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسد. پس از این عمل ، برای نیتروژن یک جفت الکترون غیر پیوندی باقی می‌ماند که می‌تواند آن را بصورت داتیو در اختیار اتمهایی که به آن نیاز دارند، قرار دهد. از سوی دیگر ، اتم هیدروژن که یک اتم الکترون در اوربیتال آن موجود است، هر گاه این الکترون را از دست بدهد، به یون تبدیل می‌شود که اوربیتال آن خالی است.

حال هرگاه این یون به مولکول آمونیاک نزدیک شود، با آن پیوند داتیو برقرار می‌کند و خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رساند: این مجموعه که یون آمونیوم نامیده می‌شود، در بسیاری از ترکیبات مانند کلرید آمونیوم و هیدروکسید آمونیوم وجود دارد.

اندازه گیری‌های انجام شده نشان می‌دهد که انرژی و طول هر چهار پیوند نیتروژن _ هیدروژن در یون آمونیوم کاملا یکسان است. این امر منطقی نیز به نظر می‌رسد، زیرا پیوند داتیو نیز مانند پیوند کووالانسی معمولی یک جفت الکترون است که بین هسته اتم نیتروژن و هسته اتم هیدروژن قرار گرفته است.

هچنین می‌تواند با یون یون تشکیل دهد که در آن هر چهار پیوند از نظر طول و انرژی یکسان هستند. کلرید آلومینیوم نیز با یون ترکیب می‌شود و یون تولید می‌کند که در آن هر چهار پیوند AL - Cl از نظر طول و انرژی یکسان هستند.

img/daneshnameh_up/5/59/ion-bond.gif

پیوند الکترووالانسی (یونی)

در اتم لیتیم ، 2 الکترون وجود دارد که یک الکترون ، در لایه والانس آن قرار دارد. به هنگام تشکیل پیوند ، چون این اتم در دومین سطح انرژی دارای جفت الکترون غیر پیوندی نیست و تفاوت سطح انرژی اول و دوم نیز بسیار زیاد است، نمی‌تواند الکترون خود را برانگیخته کند. بنابراین در خارجی‌ترین سطح انرژی ، تنها یک الکترون خواهد داشت. هرگاه این اتم بخواهد پیوند کووالانسی تشکیل دهد، باید یک اتم تک الکترونی دیگر مانند فلوئور پیوند تشکیل دهد و را تولید کند.

واقعیت آن است که از پیوند بین لیتیم و فلوئور ، فلورید لیتیم پدید می‌آید، ولی هرگاه بخواهیم این دو اتم را از نظر آرایش الکترونی بررسی کنیم، مشاهده خواهیم کرد که اتم فلوئور با اشتراک گذاشتن الکترون ، ممکن است به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر برسد، ولی لیتیم آرایش الکترونی گاز بی‌اثر پیدا نکرده است.

لیتیم هر گاه بخواهد به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر بعد از خود برسد، باید روی هم رفته هفت الکترون بگیرد که اگر بخواهد این هفت الکترون را با پیوند کووالانسی بدست آورد، خود نیز باید هفت الکترون در خارجی‌ترین سطح انرژی خود داشته باشد که این کار به هیچ وجه امکان پذیر نیست.

ولی هر گاه این عنصر بخواهد آرایش الکترونی گاز بی‌اثر قبل خود را پیدا کند، کافی است که یک الکترون موجود در اوربیتال خود را از دست بدهد تا آرایش الکترونی آن به صورت در آید و آرایش الکترونی گاز بی‌اثر هلیم پیدا کند. یعنی اتم لیتیم به یون تبدیل می‌شود و به آرایش گاز هلیم می‌رسد.

اتم فلوئور نیز می‌تواند با گرفتن یک الکترون و تبدیل شدن به یون خود را به آرایش الکترونی گاز بی اثر نئون برساند. یعنی به هنگام تشکیل پیوند بین لیتیم و فلوئور ، لیتیم یک الکترون به فلوئور می‌دهد و با این عمل هر دو به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسند. به این ترتیب اتم فلوئور به یون منفی (آنیون) و اتم لیتیم به یون مثبت (کاتیون) تبدیل می‌شود. این نوع پیوند را پیوند الکترووالانسی یا یونی می‌نامند که بین یک فلز و یک غیرفلز رخ می‌دهد.





داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 

پیوند داتیو

تاریخ:چهارشنبه 28 تیر 1391-17:07

پیوندهای کوالانسی دو نوعند.

1- پیوند کوالانسی معمولی : در این نوع پیوند دو اتم شرکت کننده هر کدام به تعداد مساوی الکترون در پیوند کوالانسی شرکت می دهند.

A. + .B A : B

2- پیوند داتیو : در این نوع پیوند یک اتم جفت الکترون پیوندی را در اختیار می گذارد و اتم دیگر با داشتن اوربیتال خالی لایه بیرونی جفت الکترون پیوندی را می پذیرد.

A: + B A: B

پس پیوند داتیو نوع خاصی از پیوند کوالانسی است. شکل زیر پیوند داتیو بین مولکول NH3 و یون H+ را نشان می دهد.

تفاوت پیوند کوالانسی معمولی و پیوند داتیو : این دو نوع پیوند فقط در ماهیت تشکیل خود با یکدیگر متفاوتند و اگر پیوندها مشابه باشند، پس از تشکیل هیچ تفاوتی بین آنها از نظر طول پیوند و انرژی پیوند وجود ندارد. حتی پس از تشکیل نمی توان گفت کدام پیوند داتیو بوده است.

شرط تشکیل پیوند داتیو : پیوند داتیو در حالتی تشکیل می شود که یک اتم ( در مولکولها به عنوان اتم مرکزی ) دارای حداقل یک جفت الکترون ناپیوندی در لایه بیرونی خود بوده و اتمی دیگر ( در مولکولها به عنوان اتم مرکزی ) حداقل یک اوربیتال خالی در لایه بیرونی خود داشته باشد.

در جدول تناوبی کدام اتمها اوربیتال خالی و کدام اتمها جفت الکترون ناپیوندی در لایه ظرفیت خود دارند : وضعیت مورد بحث در جدول زیر ارائه شده است.

شماره گروه اصلی

VIIIA

VIIA

VIA

VA

IVA

IIIA

IIA

IA

ساختار الکترون نقطه ای اتم A

A

A

A

A

A

A

A

پیوند کوالانسی تشکیل نمی دهند.

گروههای داتیو دهنده ( جفت الکترون ناپیوندی دارند ) گروههای داتیو گیرنده ( اوربیتال خالی دارند )

توجه : گروه IA پیوند کوالانسی تشکیل نمی دهد و گروه IVA نیز اوربیتال خالی یا جفت الکترون ناپیوندی ندارد. پس عنصرهای این گروه نباید در حالت معمولی پیوند داتیو بدهند.

توجه : اگر اتم مرکزی متعلق به گروههای VIIIA , VIIA , VIA , VA بوده و بالاترین ظرفیت خود را در ترکیب داشته باشد، جفت الکترون ناپیوندی نداشته و پیوند داتیو نمی دهد.

بالاترین ظرفیت اتم هر عتصر برابر است با شماره گروه آن.

مثال : عنصر فسفر P در گروه VA قرار دارد پس بالاترین ظرفیت آن شماره گروه آن یعنی 5 می باشد.

داتیو دهنده ها ( دهنده جفت الکترون ناپیوندی )

- مولکولهای که اتم مرکزی آنها متعلق به گروههای VA تا VIIIA باشد داتیو دهنده اند.( به شرطی که اتم مرکزی بالاترین ظرفیت را نداشته باشد )

- یونهای منفی داتیو دهنده اند چون به علت داشتن بار منفی، جفت الکترون ناپیوندی در لایه بیرونی دارند.

مثال : Cl- , H- , NH3 , H2O , H2S داتیو دهنده محسوب می شوند.

داتیو گیرنده ها ( گیرنده جفت الکترون ناپیوندی )

- مولکولهای که اتم مرکزی آنها متعلق به گروههای IIA و IIIA باشند داتیو گیرنده اند.

- یونهای مثبت داتیو گیرنده اند، چون با از دست دادن الکترونهای لایه آخر خود اوربیتال خالی پیدا می کنند.

مثال : H+ , BCl3 , AlF3 , BeCl2 داتیو گیرنده محسوب می شوند.

مثال : بین مولکولهای NH3 و BF3 پیوند داتیو می تواند ایجاد شود چون در NH3 اتم مرکزی نیتروژن در گروه VA و در BF3 اتم مرکزی در گروه IIIA قرار دارند.

تعیین تعداد پیوند داتیو در یک مولکول :

برای تعیین تعداد پیوندهای داتیو در ترکیبهای اکسیژن دار گروههای VA تا VIIIA می توان از این فرمول استفاده کرد.

ظرفیت معمولی اتم مرکزی – ظرفیت اتم مرکزی در ترکیب

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ = تعداد پیوند داتیو در ترکیب

2

مثال : در مولکول HClO3 چند پیوند داتیو وجود دارد ؟ ۱-۵

2 = ــــــــــــــ = تعداد پیوند داتیو در HClO3

2

توجه : ترکیبهای اکسیژن دار H3PO3 , H3PO2 به این فرمول جواب نمی دهند و هر کدام یک پیوند داتیو دارند.

توجه : NO2 یک پیوند داتیو و N2O4 دو پیوند داتیو دارد.

توجه : در ترکیبهای مثل NH4+ , BF4- , BeF42- پیوندهای داتیو وجود دارد. این ترکیبها با ظرفیتهای که از اتم مرکزی آنها می شناسیم مطابقت نمی کنند و همین موضوع باید ما را به وجود پیوندهای داتیو راهنمائی کند.




داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 


  • تعداد صفحات :2
  • 1  
  • 2  
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic