ВЛАСТИВОСТІ КОВАЛЕНТНИХ СПОЛУК (З ПРИКЛАДАМИ) - ХІМІЯ - 2025

Ці властивості ковалентних сполук засновані на багатьох факторах , які суттєво залежать від молекулярних структур. Для початку ковалентний зв’язок повинен приєднатися до ваших атомів і електричних зарядів не може бути; в іншому випадку можна говорити про іонні або координаційні сполуки.

У природі надто багато винятків, коли лінія поділу між трьома типами сполук стає розмитою; особливо при розгляді макромолекул, здатних містити як ковалентні, так і іонні області. Але загалом ковалентні сполуки створюють прості, окремі одиниці або молекули.

Узбережжя пляжу, один з нескінченних прикладів джерел ковалентних та іонних сполук. Джерело: Пікселі.

Гази, що утворюють атмосферу, та вітерець, що потрапляють на берегові береги, є не що інше, як множинні молекули, що поважають постійний склад. Кисень, азот, вуглекислий газ - це окремі молекули з ковалентними зв’язками і тісно пов'язані з життям планети.

А з морської сторони молекула води, OHO, є найважливішим прикладом ковалентної сполуки. На узбережжі його можна побачити над пісками, які являють собою складну суміш еродованих оксидів кремнію. Вода є рідкою при кімнатній температурі, і про цю властивість важливо враховувати інші сполуки.

Ковалентний зв’язок

У вступі було зазначено, що згадані гази мають ковалентні зв’язки. Якщо ви подивитесь на їх молекулярні структури, ви побачите, що їх зв’язки подвійні та потрійні: O = O, N≡N та O = C = O. На відміну від інших газів є поодинокі зв’язки: HH, Cl-Cl, FF і CH ₄ (чотири СН зв'язки з чотиригранною геометрією).

Характерним для цих зв’язків, а отже, і для ковалентних сполук є те, що вони є спрямованими силами; він переходить від одного атома до іншого, і його електрони, якщо немає резонансу, локалізуються. Тоді як в іонних сполуках взаємодія між двома іонами не спрямована: вони притягують та відштовхують інші сусідні іони.

Це означає негайні наслідки для властивостей ковалентних сполук. Щодо його зв'язків, можна, доки немає іонних зарядів, підтвердити, що сполука з одинарними, подвійними або потрійними зв’язками є ковалентною; і тим більше, коли це структури ланцюгового типу, виявлені у вуглеводнях та полімерах.

Деякі ковалентні сполуки з’єднуються у декілька зв’язків, ніби вони є ланцюгами. Джерело: Пікселі.

Якщо в цих ланцюгах немає іонних зарядів, як у тефлоновому полімері, вони, як кажуть, є чистими ковалентними сполуками (у хімічному та не композиційному сенсах).

Молекулярна незалежність

Оскільки ковалентні зв’язки - це спрямовані сили, вони завжди закінчують визначення дискретної структури, а не тривимірного розташування (як це відбувається з кристалічними структурами та гратами). Невеликі, середні, кільцеподібні, кубічні молекули або будь-який інший тип структури можна очікувати від ковалентних сполук.

Серед малих молекул, наприклад, є гази, вода та інші сполуки, такі як: I ₂ , Br ₂ , P ₄ , S ₈ (зі структурою, подібною до корони), як ₂ , і полімери кремнію та вуглець.

Кожен з них має свою структуру, незалежну від ланок сусідів. Щоб підкреслити це, розглянемо аллотроп вуглецю, фулерен, С ₆₀ :

Фуллерени, один з найцікавіших алотропів вугілля. Джерело: Pixabay.

Зауважте, що він має форму футбольного м’яча. Хоча кулі можуть взаємодіяти між собою, саме їх ковалентні зв’язки визначали цю символічну структуру; тобто не є злита мережа кристалічних куль, а окрема (або ущільнена).

Однак молекули в реальному житті не самотні: вони взаємодіють між собою, щоб створити видимий газ, рідину або тверде тіло.

Міжмолекулярні сили

Міжмолекулярні сили, які утримують окремі молекули разом, сильно залежать від їх структури.

Неполярні ковалентні сполуки (наприклад, гази) взаємодіють через певні типи сил (дисперсія або Лондон), тоді як полярні ковалентні сполуки (такі як вода) взаємодіють з іншими типами сил (диполь-диполь). Всі ці взаємодії мають одне спільне: вони спрямовані, як і ковалентні зв’язки.

Наприклад, молекули води взаємодіють через водневі зв’язки, особливий тип дипольно-дипольних сил. Вони розташовані таким чином, що атоми водню вказують на атом кисню сусідньої молекули: H ₂ O - H ₂ O. І тому ці взаємодії представляють певний напрямок у просторі.

Оскільки міжмолекулярні сили ковалентних сполук суто направлені, це означає, що їх молекули не можуть зливатися так ефективно, як іонні сполуки; а результат, температура кипіння та плавлення, як правило, низька (Т <300 ° С).

Отже, ковалентні сполуки при кімнатній температурі зазвичай є газоподібними, рідкими або м'якими твердими речовинами, оскільки їх зв’язки можуть обертатися, надаючи молекулам гнучкість.

Розчинність

Розчинність ковалентних сполук буде залежати від спорідненості розчинника до розчинника. Якщо вони є неполярними, вони будуть розчинними в неполярних розчинниках, таких як дихлорметан, хлороформ, толуол і тетрагідрофуран (THF); якщо вони полярні, вони будуть розчинними у полярних розчинниках, таких як спирти, вода, льодовикова оцтова кислота, аміак тощо.

Однак поза такою спорідненістю до розчинника-розчинника існує константа в обох випадках: ковалентні молекули не розривають (за певними винятками) свої зв’язки або не розпадаються на атоми. Наприклад, солі руйнують їх хімічну ідентичність при розчиненні, вирішуючи окремо їхні іони.

Провідність

Будучи нейтральними, вони не забезпечують належного середовища для міграції електронів, а отже, є поганими провідниками електрики. Однак деякі ковалентні сполуки, такі як галогеніди водню (HF, HCl, HBr, HI), дисоціюють свою зв'язок, утворюючи іони (H ⁺ : F ^- , Cl ^- , Br ^- …) і стають кислотами (гідрацидами).

Вони також погані провідники тепла. Це відбувається тому, що їх міжмолекулярні сили та коливання їх зв'язків поглинають частину поданого тепла до того, як їх молекули збільшуються в енергії.

Кристали

Ковалентні сполуки, наскільки дозволяють їх міжмолекулярні сили, можуть бути організовані таким чином, щоб створити структурну схему; і, таким чином, ковалентний кристал без іонних зарядів. Таким чином, замість мережі іонів існує мережа молекул або атомів, ковалентно пов'язаних.

Прикладами цих кристалів є: цукри загалом, йод, ДНК, оксиди кремнезему, алмази, саліцилова кислота, серед інших. За винятком алмазу, ці ковалентні кристали мають температуру плавлення значно нижчу, ніж іонні кристали; тобто неорганічні та органічні солі.

Ці кристали суперечать властивості того, що ковалентні тверді речовини мають тенденцію бути м'якими.

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Leenhouts, Doug. (13 березня 2018 р.). Характеристика іонних та ковалентних сполук. Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com
3. Топпр. (sf). Ковалентні сполуки. Відновлено з: toppr.com
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (05 грудня 2018 р.). Ковалентні або молекулярні властивості сполуки. Відновлено з: thinkco.com
5. Вайман Елізабет. (2019). Ковалентні сполуки. Вивчення. Відновлено з: study.com
6. Опардт К. (2003). Ковалентні сполуки. Віртуальна хімічна книга. Відновлено: chemistry.elmhurst.edu
7. Доктор Гергенс. (sf). Органічна хімія: Хімія вуглецевих сполук. . Відновлено з: домашнє завдання.sdmesa.edu
8. Кімітуб. (2012 р.). Властивості молекулярних ковалентних речовин. Відновлено з: quimitube.com