Kaks vesinikuaatomit vesinikgaasi molekulis ühendav side on klassikaline kovalentne side. Sidet on lihtne analüüsida, kuna vesinikuaatomitel on mõlemal ainult üks prooton ja üks elektron. Elektronid asuvad vesiniku aatomi ühe elektronkihis, milles on ruumi kahele elektronile.
Kuna vesiniku aatomid on identsed, ei saa kumbki võtta elektronid teiselt, et täita oma elektronkesta ja moodustada iooniline side. Selle tulemusena jagavad kaks vesiniku aatomit kahte elektroni kovalentses sidemes. Elektronid veedavad suurema osa ajast positiivselt laetud vesiniku tuumade vahel, meelitades neid mõlema elektroni negatiivse laenguga.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Gaasilise vesiniku molekulid koosnevad kahest vesinikuaatomist kovalentses sidemes. Vesinikuaatomid moodustavad kovalentseid sidemeid ka teistes ühendites, näiteks hapnikuaatomiga vees ja süsinikuaatomitega süsivesinikes. Vee korral võivad kovalentselt seotud vesiniku aatomid moodustada täiendavaid molekulidevahelisi vesiniksidemeid, mis on nõrgemad kui kovalentsed molekulaarsed sidemed. Need sidemed annavad veele mõned selle füüsikalised omadused.
Kovalentsed sidemed vees
H vesiniku aatomid2O veemolekul moodustab samasuguse kovalentse sideme nagu gaasiline vesinik, kuid hapniku aatomiga. Hapniku aatomi välimises elektronkestas on kuus elektroni, milles on ruumi kaheksale elektronile. Kesta täitmiseks jagab hapniku aatom kahe vesiniku aatomi kahte elektroni kovalentses sidemes.
Lisaks kovalentsele sidemele moodustab veemolekul täiendavaid molekulidevahelisi sidemeid teiste veemolekulidega. Veemolekul on polaarne dipool, mis tähendab, et molekuli üks ots, hapniku ots, on negatiivselt laetud ja teises otsas koos kahe vesiniku aatomiga on positiivne laeng. Ühe molekuli negatiivselt laetud hapniku aatom meelitab teise molekuli ühte positiivselt laetud vesiniku aatomit, moodustades dipool-dipool vesiniksideme. See side on nõrgem kui kovalentne molekulaarne side, kuid see hoiab veemolekule koos. Need molekulidevahelised jõud annavad veele spetsiifilisi omadusi, nagu kõrge pindpinevus ja suhteliselt kõrge keemistemperatuur molekuli massi jaoks.
Süsiniku ja vesiniku kovalentsed sidemed
Süsiniku välimisel elektronkestal on neli elektroni, milles on ruumi kaheksale elektronile. Selle tulemusena jagab süsinik ühes konfiguratsioonis nelja elektroni koos nelja vesinikuaatomiga, et täita selle kest kovalentses sidemes. Saadud ühend on CH4, metaan.
Kui metaan oma nelja kovalentse sidemega on stabiilne ühend, võib süsinik minna vesiniku ja teiste süsinikuaatomitega teistesse sidemekonfiguratsioonidesse. Neli välimist elektronkonfiguratsiooni võimaldab süsinikul luua molekule, mis moodustavad paljude keeruliste ühendite aluse. Kõik sellised sidemed on kovalentsed sidemed, kuid võimaldavad süsinikul selle sidumiskäitumises suurt paindlikkust.
Kovalentsed sidemed süsinikuahelates
Kui süsinikuaatomid moodustavad vähem kui nelja vesinikuaatomiga kovalentseid sidemeid, jäävad süsiniku aatomi väliskesta täiendavad siduvad elektronid. Näiteks kaks süsinikuaatomit, mis moodustavad kolme vesinikuaatomiga kovalentsed sidemed, võivad kumbki moodustada üksteisega kovalentse sideme, jagades nende üksikuid allesjäänud sidumiselektrone. See ühend on etaan, C2H6.
Samamoodi võivad kaks süsinikuaatomit seonduda kahe vesinikuaatomiga ja moodustada omavahel kahekordse kovalentse sideme, jagades omavahel nende neli järelejäänud elektroni. See ühend on etüleen, C2H4. Atsetüleenis C2H2moodustavad kaks süsinikuaatomit kolmekordse kovalentse sideme ja ühe sideme mõlema vesinikuaatomiga. Nendel juhtudel on tegemist ainult kahe süsinikuaatomiga, kuid need kaks süsinikuaatomit suudavad üksteisega hõlpsasti säilitada ainult üksiksidemeid ja ülejäänut kasutada täiendavate süsinikuaatomitega sidumiseks.
Propaan, C3H8on kolmest süsinikuaatomist koosnev ahel, mille vahel on üksikud kovalentsed sidemed. Kahel otsa süsinikuaatomil on ühekordne side keskmise süsinikuaatomiga ja kolm kovalentset sidet kolme vesinikuaatomiga. Keskmisel süsinikuaatomil on sidemed ülejäänud kahe süsinikuaatomi ja kahe vesinikuaatomiga. Selline ahel võib olla palju pikem ja see on aluseks paljudele looduses leiduvatele keerukatele orgaanilistele süsinikuühenditele, mis kõik põhinevad sama liiki kovalentsel sidemel, mis ühendab kahte vesiniku aatomit.
