Ορισμός ομοιοπολικού δεσμού

Ο ομοιοπολικός δεσμός είναι ένας τύπος χημικού δεσμού στον οποίο δύο άτομα των ίδιων ή διαφορετικών στοιχείων μοιράζονται ένα ή περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων σθένους προκειμένου να συμπληρώσουν τις αντίστοιχες οκτάδες τους. Αυτός ο τύπος δεσμού είναι αυτός που εμφανίζεται πιο συχνά μεταξύ των μη μεταλλικών στοιχείων, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις περιλαμβάνει επίσης ορισμένα μέταλλα μετάπτωσης και μεταλλοειδή.

Οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι ο τύπος χημικής ένωσης ή δεσμού που συγκρατεί όλα τα άτομα που αποτελούν μόρια όπως το νερό, το διοξείδιο του άνθρακα και τη γλυκόζη, ή μοριακά στερεά όπως ο γραφίτης και το διαμάντι, για να αναφέρουμε μερικά. Από την άλλη πλευρά, οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι ο κατεξοχήν τύπος δεσμού που υπάρχει σε οργανικές ενώσεις που καθιστούν δυνατή τη ζωή, ιδιαίτερα σε πρωτεΐνες, αμινοξέα, λίπη και τριγλυκερίδια, υδατάνθρακες κ.λπ.

Η έννοια του ομοιοπολικού δεσμού είναι εύκολο να θυμηθούμε αν σκεφτούμε τη λέξη ομοιοπολικό όπως σχηματίζεται από τις λέξεις “μερίδιο” και “σθένος”, υποδεικνύοντας ότι αυτός ο τύπος δεσμού περιλαμβάνει σχεδόν αποκλειστικά τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στα τροχιακά του κελύφους σθένους των στοιχείων . .

Ο ομοιοπολικός δεσμός είναι ο αντίθετος τύπος δεσμού από τον ιοντικό δεσμό, στον οποίο αντί να μοιράζονται ηλεκτρόνια, ένα από τα άτομα αφαιρεί τα ηλεκτρόνια από το άλλο, το πρώτο αποκτά αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο ενώ το δεύτερο παραμένει θετικά φορτισμένο. Αυτά τα είδη ονομάζονται ιόντα (ανιόντα τα πρώτα και κατιόντα τα δεύτερα) και συγκρατούνται μεταξύ τους από την ηλεκτροστατική έλξη που συμβαίνει μεταξύ ιόντων αντίθετων φορτίων.

Χαρακτηριστικά ομοιοπολικών δεσμών

Οι ομοιοπολικοί δεσμοί έχουν πολλά χαρακτηριστικά που τους διακρίνουν σαφώς από τους ιοντικούς και τους μεταλλικούς δεσμούς. Μερικά από αυτά είναι:

• Σχηματίζονται κυρίως μεταξύ μη μεταλλικών στοιχείων ή μεταξύ στοιχείων που έχουν σχετικά παρόμοια ηλεκτραρνητικότητα. Μια διαφορά ηλεκτραρνητικότητας ίση ή μικρότερη από 1,7 έχει επιλεγεί αυθαίρετα για να ορίσει έναν δεσμό ως ομοιοπολικό.
• Οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι, κατά μέσο όρο, πιο αδύναμοι από τους ιοντικούς δεσμούς . Η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει ένα mol ενός τυπικού ομοιοπολικού δεσμού είναι συνήθως στην περιοχή από 150 έως 400 kJ/mol, ενώ για ιονικούς δεσμούς, συνήθως χρειάζεται μεταξύ 600 και 4.000 kJ/mol, ακόμη περισσότερο.
• Προκαλούν μοριακές ενώσεις , οι οποίες έχουν γενικά πολύ χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από τις ιοντικές ενώσεις (με εξαίρεση τα μοριακά στερεά όπως ο γραφίτης και το διαμάντι των οποίων τα σημεία τήξης είναι πολύ υψηλά).
• Είναι κατευθυντικοί , πράγμα που σημαίνει ότι, στα άτομα που σχηματίζουν αρκετούς ομοιοπολικούς δεσμούς, αυτοί προσανατολίζονται κατά προτίμηση σε ορισμένες κατευθύνσεις, δημιουργώντας χαρακτηριστικές μοριακές γεωμετρίες για κάθε μοριακή ουσία. Για παράδειγμα, στην περίπτωση της αμμωνίας (NH ₃ ), οι τρεις ομοιοπολικοί δεσμοί με το υδρογόνο είναι προσανατολισμένοι κατά μήκος των άκρων μιας πυραμίδας με τριγωνική βάση, ενώ στο βοράνιο (BH 3 ₎ , οι τρεις δεσμοί σχηματίζουν ένα ισόπλευρο τρίγωνο, προκαλώντας μια γεωμετρία τριγωνικού επιπέδου.
• Οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι βραχύτεροι από τους ιοντικούς δεσμούς . Ενώ στις περισσότερες ιοντικές ενώσεις οι πυρήνες απέχουν μεταξύ 160 και 370 pm, στην περίπτωση των ομοιοπολικών ενώσεων αυτή η απόσταση είναι μεταξύ 80 και 200 ​​pm περίπου για τη συντριπτική πλειοψηφία των απλών ομοιοπολικών δεσμών, με λίγες μόνο εξαιρέσεις που πλησιάζουν τα 260 μ.μ. .
• Το μήκος του δεσμού μειώνεται με τη σειρά δεσμού , πράγμα που σημαίνει ότι, για το ίδιο ζεύγος ατόμων, ο δεσμός γίνεται μικρότερος καθώς μοιράζονται περισσότερα ηλεκτρόνια.

Τύποι ομοιοπολικών δεσμών

Οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι πολύ συνηθισμένοι και είναι επίσης πολύ διαφορετικοί, καθώς μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια. Τα πιο σημαντικά κριτήρια για την ταξινόμηση των ομοιοπολικών δεσμών και οι τύποι δεσμών που περιλαμβάνονται σε καθένα από αυτούς παρουσιάζονται παρακάτω.

Τύποι ομοιοπολικών δεσμών ανάλογα με τη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας

Η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας καθορίζει πόσο εξίσου μοιράζονται τα ηλεκτρόνια όταν σχηματίζεται ένας ομοιοπολικός δεσμός. Με βάση αυτό το κριτήριο, μπορούμε να διακρίνουμε δύο τύπους ομοιοπολικών δεσμών:

πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς

Σχηματίζονται όταν ενώνονται δύο στοιχεία των οποίων η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας είναι μεταξύ 0,4 και 1,7 (αυτά τα εύρη είναι κάπως αυθαίρετα). Σε αυτόν τον τύπο δεσμών, τα ηλεκτρόνια δεν μοιράζονται εξίσου, καθώς το πιο ηλεκτραρνητικό άτομο διατηρεί το σύννεφο ηλεκτρονίων περισσότερο γύρω του από το λιγότερο ηλεκτραρνητικό, αποκτώντας μερικό αρνητικό φορτίο ενώ το λιγότερο ηλεκτραρνητικό αποκτά θετικό μερικό φορτίο.

Αυτός ο διαχωρισμός φορτίων ονομάζεται ηλεκτρικό δίπολο και είναι ο λόγος που αυτός ο τύπος δεσμού ονομάζεται πολικός δεσμός. Ο διαχωρισμός φορτίου μετράται μέσω της διπολικής ροπής του δεσμού. Οι ενώσεις που διαθέτουν πολικούς δεσμούς μπορεί να είναι ή να μην είναι πολικά μόρια, ανάλογα με το αν το διανυσματικό άθροισμα όλων των διπολικών ροπών δίνει μια προκύπτουσα καθαρή διπολική ροπή.

μη πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί

Είναι οι ομοιοπολικοί δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ ατόμων που έχουν διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μικρότερη από 0,4. Σε αυτόν τον τύπο δεσμού θεωρείται ότι δεν σχηματίζεται δίπολο, επομένως ο δεσμός λέγεται ότι είναι μη πολικός.

Μερικοί άνθρωποι αναγνωρίζουν μια υποκατηγορία μη πολικού ομοιοπολικού δεσμού που ονομάζουν καθαρό ομοιοπολικό δεσμό, ο οποίος συμβαίνει όταν δύο ακριβώς ίδια άτομα του ίδιου στοιχείου συνδέονται ομοιοπολικά (εκτός από το ίδιο στοιχείο, και τα δύο άτομα πρέπει επίσης να διαθέτουν τον ίδιο υβριδισμό) . Αυτός είναι ο τέλειος ομοιοπολικός δεσμός στον οποίο τα ηλεκτρόνια μοιράζονται εντελώς εξίσου και μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι η διπολική ροπή είναι μηδέν.

Τύποι ομοιοπολικών δεσμών σύμφωνα με την επικάλυψη ατομικών τροχιακών (θεωρία δεσμού σθένους)

Η θεωρία του δεσμού σθένους καθορίζει ότι, για να σχηματιστεί ο ομοιοπολικός δεσμός, τα ατομικά τροχιακά σθένους των δύο συνδεδεμένων ατόμων πρέπει να επικαλύπτονται, διαφορετικά δεν θα μπορούν να μοιράζονται ηλεκτρόνια. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους αυτά τα τροχιακά μπορούν να επικαλύπτονται, προκαλώντας δύο τύπους ομοιοπολικών δεσμών:

σ (σίγμα) δεσμοί

Ο δεσμός σίγμα σχηματίζεται από την μετωπική επικάλυψη των ατομικών τροχιακών λοβών, γι’ αυτό και αυτός ο δεσμός σχηματίζεται κατά μήκος της γραμμής που ενώνει τους δύο πυρήνες. Δύο συνδεδεμένα άτομα μπορούν να σχηματίσουν δεσμό σ μεταξύ τους μόνο λόγω περιορισμών που σχετίζονται με τους προσανατολισμούς των ατομικών τροχιακών, αφού εάν ένα τροχιακό δείχνει προς μια κατεύθυνση, τα άλλα τροχιακά στο κέλυφος σθένους πρέπει απαραίτητα να δείχνουν προς διαφορετική κατεύθυνση.

π (pi) δεσμοί

Είναι αυτά που σχηματίζονται από πλευρική επικάλυψη ατομικών τροχιακών, γενικά καθαρών ατομικών τροχιακών του τύπου po d. Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται μόνο όταν δύο άτομα μοιράζονται περισσότερα από ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, έχοντας τη δυνατότητα να σχηματίσουν περισσότερους από έναν δεσμούς pi.

Τα ηλεκτρόνια που μοιράζονται στους δεσμούς pi βρίσκονται πάνω και κάτω ή στις πλευρές της γραμμής που ενώνει τους δύο πυρήνες, αλλά δεν περνούν ποτέ από αυτή τη γραμμή.

Τύποι ομοιοπολικών δεσμών σύμφωνα με τη σειρά δεσμών ή τον αριθμό των κοινών ζευγών ηλεκτρονίων

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, σε έναν ομοιοπολικό δεσμό, δύο άτομα μπορούν να μοιράζονται ένα ή περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων. Αυτός ο αριθμός των κοινών ζευγών ηλεκτρονίων είναι γνωστός ως η σειρά δεσμών. Με βάση αυτή τη σειρά δεσμών, οι ομοιοπολικοί δεσμοί μπορούν να ταξινομηθούν ως:

μονοπολικός δεσμός

Συμβαίνει όταν δύο άτομα μοιράζονται μόνο ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Οι απλοί ομοιοπολικοί δεσμοί είναι πάντα σ δεσμοί.

διπλός ομοιοπολικός δεσμός

Είναι ο ομοιοπολικός δεσμός στον οποίο μοιράζονται δύο ζεύγη ηλεκτρονίων. Ένα από τα ζεύγη ηλεκτρονίων σχηματίζει δεσμό σ μεταξύ των δύο πυρήνων, ενώ το δεύτερο δεσμό π. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αν και ονομάζεται διπλός δεσμός και θεωρείται ότι αποτελείται από έναν δεσμό σ και έναν π, ο διπλός δεσμός είναι στην πραγματικότητα ένας απλός δεσμός.

τριπλός ομοιοπολικός δεσμός

Σχηματίζεται όταν δύο άτομα μοιράζονται τρία ζεύγη ηλεκτρονίων. Στην περίπτωση αυτή, ο δεσμός αποτελείται από έναν δεσμό σ και δύο δεσμούς π. Ωστόσο, αυτοί οι δύο δεσμοί π σχηματίζουν έναν κοίλο κύλινδρο όπου τα τέσσερα π ηλεκτρόνια συναντώνται ενώ τα δύο ηλεκτρόνια σ συναντώνται στη μέση.

Άλλοι ειδικοί τύποι ομοιοπολικών δεσμών

Ομοιοπολικοί δεσμοί χρονοδιαγράμματος ή συντεταγμένων

Στους περισσότερους ομοιοπολικούς δεσμούς, και τα δύο συνδεδεμένα άτομα συνεισφέρουν από ένα ηλεκτρόνιο στο σχηματισμό κάθε δεσμού ζεύγους ηλεκτρονίων. Ωστόσο, υπάρχει ένας συγκεκριμένος τύπος ομοιοπολικού δεσμού που είναι αρκετά κοινός και σχηματίζεται ως συνέπεια μιας αντίδρασης οξέος-βάσης Lewis.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, μόνο ένα από τα δύο άτομα συνεισφέρει το ζεύγος ηλεκτρονίων στο σχηματισμό του ομοιοπολικού δεσμού. Αυτός ο ειδικός τύπος δεσμού ονομάζεται δοτικός δεσμός (για προφανείς λόγους, αφού μόνο ένα από τα άτομα δίνει ή συνεισφέρει τα απαραίτητα ηλεκτρόνια για τον δεσμό) ή συντεταγμένη. Αυτός είναι ο τύπος ομοιοπολικού δεσμού που χαρακτηρίζει τις ενώσεις συντονισμού.

Ομοιοπολικοί δεσμοί τριών πυρήνων ή τριών κέντρων

Σε ορισμένα ειδικά μόρια, μπορούν να σχηματιστούν ομοιοπολικοί δεσμοί στους οποίους το ίδιο ζεύγος ηλεκτρονίων μοιράζεται μεταξύ περισσότερων από δύο ατόμων. Τέτοια είναι η περίπτωση αλλυλικών κατιόντων στα οποία ένας διπλός ομοιοπολικός δεσμός συζεύγνυται με ένα γειτονικό καρβοκατιόν, σχηματίζοντας έναν δεσμό π που περιλαμβάνει και τα τρία άτομα επιτρέποντας στα δύο π ηλεκτρόνια να κινούνται ελεύθερα από το ένα άκρο του δεσμού στο άλλο. Αυτό ονομάζεται μετεγκατάσταση.

Παραδείγματα κοινών ομοιοπολικών δεσμών

Μερικά παραδείγματα ομοιοπολικών δεσμών είναι:

• C–H
• C–C
• C–N
• N–N
• N=N
• C=N
• C–O
• C=O
• Ή = Ή
• O–H
• Br–Br
• C–F
• Γ ≡ Γ
• N ≡ N
• Γ ≡ Ν

βιβλιογραφικές αναφορές

Ορισμός του. (ν). Ορισμός του ομοιοπολικού . https://definicion.de/covalente/

Fernandes, AZ (2021, 10 Μαΐου). Ομοιοπολικός δεσμός: χαρακτηριστικά και τύποι (με παραδείγματα) . Όλα έχουν σημασία. https://www.todamateria.com/enlace-covalente/

Jhoanell, J. (2021, 18 Νοεμβρίου). Ομοιοπολικός δεσμός . ConceptABC. https://conceptoabc.com/enlace-covalente/

Libretexts. (2020, 30 Οκτωβρίου). 7.5: Ισχύς ιοντικού και ομοιοπολικού δεσμού . Ισπανικά LibreTexts. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/07%3A_Enlace_Quimico_y_Geometria_Molecular/7.5%3A_Fortaleza_de_los_enlaces_ionicos_y_covalentes

Martín, M. (2020, 17 Μαρτίου). Όταν μιλάμε για ομοιοπολικούς δεσμούς αναφερόμαστε σε συγκεκριμένο τύπο . Χαρακτηριστικά. https://www.caracteristicas.pro/enlaces-covalentes/

Έννοιες. (2020, 15 Δεκεμβρίου). Ομοιοπολικός δεσμός . https://www.significados.com/enlace-covalente/