Ковалент бәйләнеш

Ике сутуар атомы ике электронны уртаклаша һәм ковалент бәйләнеш H₂ сутуар молекуласын булдыра.

Бер иңле ковалент σ-бәйләнеш моделе: электрон тыгызлыгы кызыл төстә

Ковалент бәйләнеш (лат. co — бергә, vales — көч иясе) - атом тышкы электрон сүрүендәге (валент) ике электрон болыт уртаклашуы (кисешүе) нәтиҗәсендә хасил булган химик бәйләнеш.

Уттуар молекуласында ковалент бәйләнеш

Ковалент бәйләнешне булдыручы электрон болытлар - уртак электрон пар дип атала.

Ковалент бәйләнеш түбәндәге төрләренә бүленә:

• σ-бәйләнеш
• π-бәйләнеш
• металлик бәйләнеш
• банан бәйләнеше
• икеэлектрон өчүзәкле бәйләнеш

Квант механикасы буенча бәйләүче электроннар булу ихтималлыгы тыгызлыгы молекулалар төшләре арасында туплана.

Электрон парлар этерү теориясендә парлар геометрик зурлыгы карала. Һәр элементлар периоды өчен электрон пар уртача зурлыгы билгеләнә:

• 0,6 Å неонга кадәр
• 0,75 Å аргонга кадәр
• 0,75 Å криптонга кадәр
• 0,8 Å ксенонга кадәр

Үзлекләре

Ковалент бәйләнешнең үзлекләре кушылмалар химик һәм физик үзлекләрен билгели:

• юнәлгәнлек - матдәнең молекуляр төзелеше һәм молекула геометрик формасы белән билгеләнә
• туендырылу - атом чикле сан ковалент бәйләнешне булдыра ала, әлеге сан атомның тышкы орбитальләре саны белән чикләнгән.
• капма-каршылык (полярлык) - атомнар электротискәрилегендә аерма булганга күрә электрон тыгызлыгы тигезсез бүлешә. Бу үзлек буенча полярлы һәм полярсыз ковалент бәйләнеш бар.
  • Полярсыз - икеатомлы молекула бертөрле атомнардан тора (H₂, Cl₂, N₂) һәм бу атомнарга карата электрон болытлар симметрик итеп бүлешә.
  • Полярлы - икеатомлы молекула төрле химик элемент атомнарыннан тора һәм уртак электрон болыт атомнар берсенә күчә, шулай итеп, молекулада электр коргысы ассиметрик итеп бүлешә, молекуланың диполь моменты булдырыла.
• полярлашу сәләте - тышкы электр кырында ковалент бәйләнештәге электроннар күчәләр, шул исәптә бүтән тәэсир итүче кисәкчек күчә. Полярлашу сәләте электроннар хәрәкәтчәнлеге белән билгеләнә.

Ковалент бәйләнешләрнең полярлык һәм полярлашу сәләте поляр реагентларга карата молекулалар реакцион сәләтен билгели.

Атом төшеннән еракрак урнашкан электрон хәрәкәтчәнлерәк була.

Кайбер молекулаларда ковалент бәйләнешләр уртак электрон пар урынына бер яки өч электрон белән булдырыла. Мәсәлән, H₂⁺ сутуар молекуляр ионында берэлектрон химик бәйләнеш хасил була.

Ковалент бәйләнешне хасил булу

Ике атом валент электронын уртаклашу нәтиҗәсендә тутырылган энергетик баскыч булдырыла. Әгәр башлангыч халәткә караганда бу энергетик баскычта суммар электрон энергиясе ким булса, ковалент бәйләнеш төзелә, энергиядә аерма нәкъ бәйләнеш энергиясенә тигез.

Рекомбинация нигезендә

Атомнар һәм ирекле радикаллар рекомбинациягә еш керә, нәтиҗәдә төрле кисәкчекләр ике парланмаган электрон уртаклашу нигезендә ковалент бәйләнеш хасил була, мәсәлән:

H + H → H₂;

·CH₃ + ·CH₃ → CH₃ — CH₃.

Рекомбинациядә ковалент бәйләнеш хасил булганда энергия чыгарыла. Мисал өчен: сутуар атомнарын тәэсир итешүдә 436 кДж/моль энергия чыгарыла. Әлеге эффект атом-сутуар эретеп ябыштыруында кулланыла, анда металл 3500 С градуска кыздырылып була.

Әлеге атомара тәэсир итешү - атомнар һәм молекулалар алмаш электрик дипольләрен тәэсир итешү нигезендә хасил була, аның энергиясе электрон полярлашу сәләте квадратына туры пропорциональ һәм атомнар арасындагы алты дәрәҗәдәге ераклыкка кире пропорциональ.

Донор-акцептор механизмы

Һомоген механизмдан аермалы буларак гетероген механизмда төрле коргылы ионнар - протон H⁺ һәм тискәре коргылы сутуар ионы H^- (гидрид-ион) тәэсир итешү нигезендә:

H⁺ + H^- → H₂

Якынлашканда H^- гидрид-ионының икеэлектрон болыты (электрон пары) H⁺ - протонга тартыла һәм ике сутуар төше өчен уртак була, ягъни бәйләүче электрон парга әйләнә.

Электрон парны бирүче кисәкчек - донор, ә бу электрон парны алучы кисәкчек - акцептор дип атала. Бу ковалент бәйләнешне төзүче ысул - донор-акцептор механизмы дип йөртелә.

H^- гидрид-ионыннан башка элементлар периодик системасы V-VII төркемнәрендәге иң түбән оксидлашу дәрәҗәсендәге элементлар кушылмалары электрон пар доноры булып торалар. Мәсәлән, эремәдә ирекле протон булмый, ул оксоний катионын булдыра:

H⁺ + H₂O → H₃O⁺

Әчелекләр сулы эремәләрендә протон бүленмәгән электрон парга тәэсир итә һәм тотрыклы катионны булдыра.

Шулай ук протон аммиак молекуласына кушылып, аммоний комплекслы катионын булдыра:

NH₃ + H⁺ → NH₄⁺

Шулай итеп, аммоний, оксоний, фосфоний, сульфоний һ.б. кушылмалары булдырыла.

Электрон пар доноры буларак сутуар молекуласы булырга мөмкин:

H₂ + H⁺ → H₃⁺

H₃⁺ - сутуар молекуляр ионын бәйләүче электрон пар берьюлы өч протон белән бәйләнгән.

σ-бәйләнеш һәм π-бәйләнеш

π-бәйләнеш

Сигма(σ)-бәйләнеш - атом төшләре аша узучы күчәр сызыгы буенча уртаклашкан электрон болытлар нигезендә хасил булган ковалент бәйләнеш.

Пи(π)-бәйләнеш - электрон болытлар p- атом орбитальләрен кисешү нигезендә хасил булган ковалент бәйләнеш. Мисаллар: этилен СН₂=СН₂, ацетилен, бензол.

Мисаллар

• Гади газлар Н₂, Cl₂ һ.б. һәм Н₂О, NH₃, CH₄, СО₂, HCl һ.б. кушылмалары гади ковалент бәйләнеш белән бәйләнгән.
• NH₄⁺ аммоний катионы, BF₄⁻ тетрафторборат анионы донор-акцептор механизмындагы ковалент бәйләнеш белән бәйләнгән.
• N₂O, O⁻-PCl₃⁺ җидеполяр төрендәге ковалент бәйләнеш белән бәйләнгән.

Ковалент бәйләнеш белән кристаллар - диэлектриклар яки ярымүткәргечләр.

Ковалент бейләнеш белән бәйләнгән кристаллдагы атомнар мисаллары: алмас, германий һәм кремний.

Әдәбият

• «Химический энциклопедический словарь», М., «Советская энциклопедия», 1983, с.264.
• Хомченко Г. П., Севастьянова К. И., Окислительно-восстановительные реакции, 2 изд., М., 1980;
• Кери Ф., Сандберг Р., Углубленный курс органической химии, пер. с англ., кн. 2, М., 1981, с. 119-41, 308-43;
• Марч Дж., Органическая химия, пер. с англ., т. 4, М., 1988, с. 259—341;
• Турьяи Я. И., Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в аналитической химии, М., 1989;
• Тодрес 3. В., Электронный перенос в органической и металлоорганической химии, в сб.: Итоги науки и техники. Сер. Органическая химия, т. 12, М., 1989. С. И. Дракин, З. В. Тодрес.

Шулай ук карарга мөмкин

• Герман Штаудингер турында мәкалә