Връзката, свързваща два водородни атома в молекула водороден газ, е класическа ковалентна връзка. Връзката е лесна за анализ, тъй като водородните атоми имат само по един протон и по един електрон. Електроните се намират в единичната електронна обвивка на водородния атом, в която има място за два електрона.
Тъй като водородните атоми са идентични, нито един от тях не може да вземе електрона от другия, за да завърши електронната му обвивка и да образува йонна връзка. В резултат на това двата водородни атома споделят двата електрона в ковалентна връзка. Електроните прекарват по-голямата част от времето си между положително заредените водородни ядра, привличайки ги и към отрицателния заряд на двата електрона.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Молекулите водороден газ са изградени от два водородни атома в ковалентна връзка. Водородните атоми също образуват ковалентни връзки в други съединения, като например във вода с кислороден атом и във въглеводороди с въглеродни атоми. В случай на вода, ковалентно свързаните водородни атоми могат да образуват допълнителни междумолекулни водородни връзки, които са по-слаби от ковалентните молекулни връзки. Тези връзки придават на водата някои от нейните физически характеристики.
Ковалентни връзки във вода
Водородните атоми в Н2O молекулата на водата образува същия вид ковалентна връзка, както в водородния газ, но с кислородния атом. Кислородният атом има шест електрона в най-външната си електронна обвивка, в която има място за осем електрона. За да запълни черупката си, кислородният атом споделя двата електрона на двата водородни атома в ковалентна връзка.
В допълнение към ковалентната връзка, водната молекула образува допълнителни междумолекулни връзки с други водни молекули. Водната молекула е полярен дипол, което означава, че единият край на молекулата, кислородният край, се зарежда отрицателно, а другият край с двата водородни атома има положителен заряд. Отрицателно зареденият кислороден атом на една молекула привлича един от положително заредените водородни атоми на друга молекула, образувайки дипол-дипол водородна връзка. Тази връзка е по-слаба от ковалентната молекулярна връзка, но държи водните молекули заедно. Тези междумолекулни сили придават на водата специфични характеристики като високо повърхностно напрежение и относително висока точка на кипене за теглото на молекулата.
Въглеродни и водородни ковалентни връзки
Въглеродът има четири електрона в най-външната си електронна обвивка, където има място за осем електрона. В резултат на това в една конфигурация въглеродът споделя четири електрона с четири водородни атома, за да запълни черупката си в ковалентна връзка. Полученото съединение е СН4, метан.
Докато метанът с четирите си ковалентни връзки е стабилно съединение, въглеродът може да влезе в други конфигурации на връзка с водород и други въглеродни атоми. Четирите външни електронни конфигурации позволяват на въглерода да създава молекули, които са в основата на много сложни съединения. Всички такива връзки са ковалентни връзки, но те позволяват на въглерода голяма гъвкавост в своето поведение на свързване.
Ковалентни връзки във въглеродни вериги
Когато въглеродните атоми образуват ковалентни връзки с по-малко от четири водородни атома, допълнителни свързващи електрони остават във външната обвивка на въглеродния атом. Например, два въглеродни атома, които образуват ковалентни връзки с три водородни атома, могат да образуват ковалентна връзка помежду си, споделяйки своите единични останали свързващи електрони. Това съединение е етан, С2Н6.
По същия начин два въглеродни атома могат да се свържат с два водородни атома всеки и да образуват двойна ковалентна връзка помежду си, споделяйки четирите си останали електрона помежду си. Това съединение е етилен, С2Н4. В ацетилен, С2Н2, двата въглеродни атома образуват тройна ковалентна връзка и единична връзка с всеки от двата водородни атома. В тези случаи участват само два въглеродни атома, но двата въглеродни атома могат лесно да поддържат само единични връзки помежду си и да използват останалото за свързване с допълнителни въглеродни атоми.
Пропан, С3Н8, има верига от три въглеродни атома с единични ковалентни връзки между тях. Двата крайни въглеродни атома имат единична връзка със средния въглероден атом и три ковалентни връзки с по три водородни атома. Средният въглероден атом има връзки с другите два въглеродни атома и два водородни атома. Такава верига може да бъде много по-дълга и е в основата на много от сложните органични въглеродни съединения, открити в природата, всички базирани на един и същ вид ковалентна връзка, която свързва два водородни атома.