UNPOLARE KOVALENTE BINDUNG: EIGENSCHAFTEN, BILDUNG, TYPEN - CHEMIE - 2025

Eine unpolare kovalente Bindung ist eine Art chemische Bindung, bei der zwei Atome mit ähnlichen Elektronegativitäten Elektronen teilen, um ein Molekül zu bilden.

Diese Art der Bindung findet sich in einer großen Anzahl von Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die zwischen den beiden Stickstoffatomen, die die gasförmige Spezies (N ₂ ) bilden, und zwischen den Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die das Methangasmolekül zusammenhalten, gefunden werden. (CH ₄ ) zum Beispiel.

Unpolare kovalente Bindung von Methan. Von CNX OpenStax über Wikimedia Commons

Es ist als Elektronegativität für die Eigenschaft bekannt, die die chemischen Elemente besitzen, die sich darauf bezieht, wie groß oder klein die Fähigkeit dieser Atomspezies ist, die Elektronendichte gegeneinander anzuziehen.

Die Polarität der unpolaren kovalenten Bindungen unterscheidet sich in der Elektronegativität der Atome um weniger als 0,4 (wie durch die Pauling-Skala angegeben). Wenn es größer als 0,4 und kleiner als 1,7 wäre, wäre es eine polare kovalente Bindung, während es eine Ionenbindung wäre, wenn es größer als 1,7 wäre.

Es ist zu beachten, dass die Elektronegativität von Atomen nur diejenigen beschreibt, die an einer chemischen Bindung beteiligt sind, dh wenn sie Teil eines Moleküls sind.

Allgemeine Eigenschaften der unpolaren kovalenten Bindung

Der Begriff "unpolar" kennzeichnet Moleküle oder Bindungen, die keine Polarität aufweisen. Wenn ein Molekül unpolar ist, kann es zwei Dinge bedeuten:

-Ihre Atome sind nicht durch polare Bindungen verbunden.

-Es hat Bindungen vom polaren Typ, aber diese wurden so symmetrisch ausgerichtet, dass jeder das Dipolmoment des anderen aufhebt.

Von Jacek FH aus Wikimedia Commons

In ähnlicher Weise gibt es eine große Anzahl von Substanzen, bei denen ihre Moleküle in der Struktur der Verbindung miteinander verbunden bleiben, sei es in flüssiger, gasförmiger oder fester Phase.

Wenn dies geschieht, ist dies zum großen Teil auf die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte oder Wechselwirkungen zurückzuführen, zusätzlich zu den Temperatur- und Druckbedingungen, unter denen die chemische Reaktion stattfindet.

Diese Arten von Wechselwirkungen, die auch in polaren Molekülen auftreten, treten aufgrund der Bewegung subatomarer Teilchen auf, hauptsächlich Elektronen, wenn sie sich zwischen Molekülen bewegen.

Aufgrund dieses Phänomens können sich die Elektronen in wenigen Augenblicken an einem Ende der chemischen Spezies ansammeln, sich auf bestimmte Bereiche des Moleküls konzentrieren und ihm eine Art Teilladung verleihen, bestimmte Dipole erzeugen und die Moleküle ziemlich nahe beieinander bleiben lassen. aufeinander.

Polarität und Symmetrie

Dieser kleine Dipol wird jedoch nicht in Verbindungen gebildet, die durch unpolare kovalente Bindungen verbunden sind, da der Unterschied zwischen ihren Elektronegativitäten praktisch Null oder vollständig Null ist.

Im Fall von Molekülen oder Bindungen, die aus zwei gleichen Atomen bestehen, dh wenn ihre Elektronegativitäten identisch sind, ist die Differenz zwischen ihnen Null.

In diesem Sinne werden Bindungen als unpolar kovalent klassifiziert, wenn der Unterschied in der Elektronegativität zwischen den beiden Atomen, aus denen die Bindung besteht, weniger als 0,5 beträgt.

Wenn diese Subtraktion im Gegenteil zu einem Wert zwischen 0,5 und 1,9 führt, wird sie als polar kovalent charakterisiert. Wenn dieser Unterschied zu einer Zahl größer als 1,9 führt, wird er definitiv als Bindung oder Verbindung polarer Natur angesehen.

Diese Art von kovalenten Bindungen entsteht also durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen zwischen zwei Atomen, die ihre Elektronendichte gleichmäßig aufgeben.

Aus diesem Grund neigen die molekularen Spezies, die durch diese Art von Bindung verbunden sind, zusätzlich zur Natur der Atome, die an dieser Wechselwirkung beteiligt sind, dazu, ziemlich symmetrisch zu sein, und daher sind diese Bindungen gewöhnlich ziemlich stark.

Wie entsteht die unpolare kovalente Bindung?

Im Allgemeinen entstehen kovalente Bindungen, wenn ein Atompaar am Teilen von Elektronenpaaren beteiligt ist oder wenn die Verteilung der Elektronendichte zwischen beiden Atomspezies gleich ist.

Das Lewis-Modell beschreibt diese Verbindungen als Wechselwirkungen, die einen doppelten Zweck haben: Die beiden Elektronen werden zwischen den beteiligten Atomen geteilt und füllen gleichzeitig das äußerste Energieniveau (Valenzschale) von jedem von ihnen und gewähren ihnen größere Stabilität.

Da diese Art der Bindung auf dem Unterschied der Elektronegativitäten zwischen den Atomen beruht, aus denen sie besteht, ist es wichtig zu wissen, dass die Elemente mit der höchsten Elektronegativität (oder elektronegativer) diejenigen sind, die Elektronen am stärksten gegeneinander anziehen.

Diese Eigenschaft hat die Tendenz, im Periodensystem von links nach rechts und in aufsteigender Richtung (von unten nach oben) zuzunehmen, so dass das Element, das als das am wenigsten elektronegative des Periodensystems angesehen wird, Francium ist (ungefähr 0,7) ) und derjenige mit der höchsten Elektronegativität ist Fluor (ungefähr 4,0).

Diese Bindungen treten häufiger zwischen zwei Atomen auf, die zu Nichtmetallen gehören, oder zwischen einem Nichtmetall und einem Atom metalloider Natur.

Ordnung und Energie

Aus interner Sicht kann man in Bezug auf Energiewechselwirkungen sagen, dass sich zwei Atome anziehen und eine Bindung eingehen, wenn dieser Prozess zu einer Abnahme der Energie des Systems führt.

Wenn die gegebenen Bedingungen begünstigen, dass sich die wechselwirkenden Atome gegenseitig anziehen, kommen sie sich näher, und dann wird die Bindung hergestellt oder gebildet; solange dieser Ansatz und die anschließende Vereinigung eine Konfiguration beinhalten, die weniger Energie hat als die ursprüngliche Anordnung, in der die Atome getrennt wurden.

Die Art und Weise, wie sich Atomspezies zu Molekülen verbinden, wird durch die Oktettregel beschrieben, die der in Amerika geborene Physikochemiker Gilbert Newton Lewis vorgeschlagen hat.

Diese berühmte Regel besagt hauptsächlich, dass ein anderes Atom als Wasserstoff dazu neigt, sich zu binden, bis es in seiner Valenzschale von acht Elektronen umgeben ist.

Dies bedeutet, dass die kovalente Bindung entsteht, wenn jedem Atom genügend Elektronen fehlen, um sein Oktett zu füllen, dh wenn sie ihre Elektronen teilen.

Um Stabilität in der CO2-Struktur zu erreichen, muss das Kohlenstoffatom mit jedem Sauerstoffatom zwei Doppelbindungen bilden, wodurch die Oktettregel erfüllt wird.

Diese Regel hat ihre Ausnahmen, hängt jedoch im Allgemeinen von der Art der an der Verknüpfung beteiligten Elemente ab.

Arten von Elementen, die die unpolare kovalente Bindung bilden

Wenn eine unpolare kovalente Bindung gebildet wird, können zwei Atome desselben Elements oder verschiedener Elemente verbunden werden, indem Elektronen aus ihren äußersten Energieniveaus geteilt werden, die zur Bildung von Bindungen zur Verfügung stehen.

Wenn diese chemische Vereinigung auftritt, neigt jedes Atom dazu, die stabilste elektronische Konfiguration zu erhalten, die den Edelgasen entspricht. Daher "versucht" jedes Atom im Allgemeinen, die nächstgelegene Edelgaskonfiguration im Periodensystem zu erhalten, entweder mit weniger oder mehr Elektronen als seine ursprüngliche Konfiguration.

Wenn sich also zwei Atome desselben Elements zu einer unpolaren kovalenten Bindung verbinden, liegt dies daran, dass diese Bindung ihnen eine weniger energetische und daher stabilere Konfiguration verleiht.

Das einfachste Beispiel dieses Typs ist das von Wasserstoffgas (H ₂ ), obwohl andere Beispiele die Gase Sauerstoff (O ₂ ) und Stickstoff (N ₂ ) sind.

Zwei identische Wasserstoffatome, in denen sich das Elektronenpaar auf die gleiche Weise anzieht, was dazu führt, dass die Bindung keine Polarität aufweist.

Unpolare kovalente Bindungen verschiedener Atome

Eine unpolare Bindung kann auch zwischen zwei nichtmetallischen Elementen oder einem metalloiden und einem nichtmetallischen Element gebildet werden.

Im ersten Fall bestehen die nichtmetallischen Elemente aus solchen, die zu einer ausgewählten Gruppe des Periodensystems gehören, darunter Halogene (Jod, Brom, Chlor, Fluor) und Edelgase (Radon, Xenon, Krypton) , Argon, Neon, Helium) und einige andere wie Schwefel, Phosphor, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, unter anderem.

Ein Beispiel hierfür ist die Vereinigung von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die Grundlage für die meisten organischen Verbindungen.

Im zweiten Fall sind Metalloide solche, die Zwischeneigenschaften zwischen Nichtmetallen und den zu Metallen im Periodensystem gehörenden Spezies aufweisen. Dazu gehören unter anderem Germanium, Bor, Antimon, Tellur, Silizium.

Beispiele

Man kann sagen, dass es zwei Arten von kovalenten Bindungen gibt. Obwohl diese in der Praxis keinen Unterschied aufweisen, sind dies:

-Wenn identische Atome eine Bindung bilden.

-Wenn zwei verschiedene Atome zusammenkommen, um ein Molekül zu bilden.

Zwischen identischen Atomen

Bei unpolaren kovalenten Bindungen, die zwischen zwei identischen Atomen auftreten, spielt die Elektronegativität jedes Atoms keine Rolle, da sie immer exakt gleich sind, sodass der Unterschied in den Elektronegativitäten immer Null ist.

Dies ist der Fall bei gasförmigen Molekülen wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor, Chlor, Brom, Jod.

Unpolare kovalente Bindung zweier identischer Sauerstoffatome.

Zwischen verschiedenen Atomen

Im Gegenteil, wenn sie Vereinigungen zwischen verschiedenen Atomen sind, müssen ihre Elektronegativitäten berücksichtigt werden, um sie als unpolar zu klassifizieren.

Dies ist der Fall beim Methanmolekül, bei dem das in jeder Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung gebildete Dipolmoment aus Symmetriegründen aufgehoben wird. Dies bedeutet das Fehlen einer Ladungstrennung, so dass sie nicht mit polaren Molekülen wie Wasser interagieren können, wodurch diese Moleküle und andere polare Kohlenwasserstoffe hydrophob werden.

Andere unpolare Moleküle sind: Tetrachlorkohlenstoff (CCl ₄ ), Pentan (C ₅ H ₁₂ ), Ethylen (C ₂ H ₄ ), Kohlendioxid (CO ₂ ), Benzol (C ₆ H ₆ ) und Toluol (C ₇₎ H ₈ ).

Unpolare kovalente Bindung von Kohlendioxid.

Verweise

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