Bindingen, der forbinder to hydrogenatomer i et hydrogengasmolekyle, er en klassisk kovalent binding. Bindingen er let at analysere, fordi hydrogenatomer kun har en proton og en elektron hver. Elektronerne er i brintatoms enkle elektronskal, som har plads til to elektroner.
Fordi hydrogenatomerne er identiske, kan ingen af dem tage elektronen fra den anden for at fuldføre sin elektronskal og danne en ionbinding. Som et resultat deler de to hydrogenatomer de to elektroner i en kovalent binding. Elektronerne bruger det meste af deres tid mellem de positivt ladede hydrogenkerner og tiltrækker dem begge til den negative ladning af de to elektroner.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Molekyler af hydrogengas består af to hydrogenatomer i en kovalent binding. Hydrogenatomer danner også kovalente bindinger i andre forbindelser, såsom i vand med et oxygenatom og i carbonhydrider med carbonatomer. I tilfælde af vand kan de kovalent bundne hydrogenatomer danne yderligere intermolekylære hydrogenbindinger, der er svagere end de kovalente molekylære bindinger. Disse bindinger giver vand nogle af dets fysiske egenskaber.
Kovalente obligationer i vand
Brintatomerne i H2O vandmolekyle danner den samme type kovalent binding som i hydrogengas, men med oxygenatomet. Oxygenatomet har seks elektroner i sin yderste elektronskal, som har plads til otte elektroner. For at fylde sin skal deler oxygenatomet de to elektroner af de to hydrogenatomer i en kovalent binding.
Ud over den kovalente binding danner vandmolekylet yderligere intermolekylære bindinger med andre vandmolekyler. Vandmolekylet er en polær dipol, hvilket betyder, at den ene ende af molekylet, iltenden, er negativt ladet, og den anden ende med de to hydrogenatomer har en positiv ladning. Det negativt ladede iltatom i et molekyle tiltrækker et af de positivt ladede hydrogenatomer i et andet molekyle og danner en dipol-dipolhydrogenbinding. Denne binding er svagere end den kovalente molekylære binding, men den holder vandmolekylerne sammen. Disse intermolekylære kræfter giver vandspecifikke egenskaber såsom høj overfladespænding og et relativt højt kogepunkt for molekylets vægt.
Kovalente bindinger med kulstof og brint
Kulstof har fire elektroner i sin yderste elektronskal, som har plads til otte elektroner. Som et resultat deler kulstof i en konfiguration fire elektroner med fire hydrogenatomer for at fylde skallen i en kovalent binding. Den resulterende forbindelse er CH4, metan.
Mens metan med sine fire kovalente bindinger er en stabil forbindelse, kan kulstof indgå i andre bindingskonfigurationer med hydrogen og andre carbonatomer. De fire ydre elektronkonfigurationer tillader kulstof at skabe molekyler, der danner grundlaget for mange komplekse forbindelser. Alle sådanne bindinger er kovalente bindinger, men de tillader kulstof stor fleksibilitet i dens bindingsadfærd.
Kovalente obligationer i kulstofkæder
Når kulstofatomer danner kovalente bindinger med færre end fire brintatomer, efterlades ekstra bindingselektroner i kulstofatoms ydre skal. For eksempel kan to carbonatomer, der danner kovalente bindinger med tre hydrogenatomer, hver danne en kovalent binding med hinanden og dele deres enkelte resterende bindingselektroner. Den forbindelse er etan, C2H6.
Tilsvarende kan to kulstofatomer binde sig til to hydrogenatomer hver og danne en dobbelt kovalent binding med hinanden og dele deres fire resterende elektroner imellem dem. Denne forbindelse er ethylen, C2H4. I acetylen, C2H2, danner de to carbonatomer en tredobbelt kovalent binding og en enkeltbinding med hvert af de to hydrogenatomer. I disse tilfælde er kun to kulstofatomer involveret, men de to kulstofatomer kan let kun opretholde enkeltbindinger med hinanden og bruge resten til at binde med yderligere kulstofatomer.
Propan, C3H8, har en kæde på tre carbonatomer med enkelt kovalente bindinger imellem. De to ende carbonatomer har en enkelt binding med det midterste carbonatom og tre kovalente bindinger med tre hydrogenatomer hver. Det midterste carbonatom har bindinger med de to andre carbonatomer og to hydrogenatomer. En sådan kæde kan være meget længere og er grundlaget for mange af de komplekse organiske kulstofforbindelser, der findes i naturen, alle baseret på den samme slags kovalent binding, der forbinder to hydrogenatomer.