Veza koja spaja dva atoma vodika u molekuli plinovitog vodika klasična je kovalentna veza. Vezu je lako analizirati jer atomi vodika imaju samo po jedan proton i po jedan elektron. Elektroni se nalaze u jednoj elektronskoj ljusci atoma vodika u kojoj ima mjesta za dva elektrona.
Budući da su atomi vodika identični, niti jedan od drugog ne može uzeti elektron da bi dovršio svoju elektronsku ovojnicu i stvorio ionsku vezu. Kao rezultat, dva atoma vodika dijele dva elektrona u kovalentnoj vezi. Elektroni provode većinu svog vremena između pozitivno nabijenih jezgri vodika, privlačeći ih oboje na negativni naboj dvaju elektrona.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Molekule plinovitog vodika sastoje se od dva atoma vodika u kovalentnoj vezi. Atomi vodika tvore i kovalentne veze u drugim spojevima, poput vode s atomom kisika i ugljikovodika s atomima ugljika. U slučaju vode, kovalentno vezani atomi vodika mogu tvoriti dodatne intermolekularne vodikove veze koje su slabije od kovalentnih molekularnih veza. Te veze daju vodi neke fizičke karakteristike.
Kovalentne veze u vodi
Atomi vodika u H2O molekula vode tvori istu vrstu kovalentne veze kao u plinovitom vodiku, ali s atomom kisika. Atom kisika ima šest elektrona u svojoj najudaljenijoj elektronskoj ovojnici, u kojoj ima mjesta za osam elektrona. Da bi ispunio svoju ljusku, atom kisika dijeli dva elektrona dva atoma vodika u kovalentnoj vezi.
Uz kovalentnu vezu, molekula vode tvori dodatne intermolekularne veze s ostalim molekulama vode. Molekula vode je polarni dipol, što znači da je jedan kraj molekule, kraj kisika, nabijen negativno, a drugi kraj s dva atoma vodika ima pozitivan naboj. Negativno nabijeni atom kisika jedne molekule privlači jedan od pozitivno nabijenih atoma vodika druge molekule, tvoreći dipol-dipol vodikovu vezu. Ta je veza slabija od kovalentne molekularne veze, ali drži molekule vode na okupu. Te intermolekularne sile daju vodi specifične karakteristike poput visokog površinskog napetosti i relativno visokog vrelišta za težinu molekule.
Kovalentne veze ugljika i vodika
Ugljik ima četiri elektrona u svojoj najudaljenijoj elektronskoj ljusci, u kojoj ima mjesta za osam elektrona. Kao rezultat, u jednoj konfiguraciji ugljik dijeli četiri elektrona s četiri atoma vodika kako bi ispunio svoju ljusku u kovalentnoj vezi. Rezultirajući spoj je CH4, metan.
Dok je metan sa svoje četiri kovalentne veze stabilan spoj, ugljik može ući u druge konfiguracije veza s vodikom i drugim atomima ugljika. Četiri vanjske elektronske konfiguracije omogućuju ugljiku stvaranje molekula koje čine osnovu mnogih složenih spojeva. Sve takve veze jesu kovalentne veze, ali omogućuju veliku fleksibilnost ugljika u ponašanju vezanja.
Kovalentne veze u ugljičnim lancima
Kada atomi ugljika tvore kovalentne veze s manje od četiri atoma vodika, dodatni vezni elektroni ostaju u vanjskoj ovojnici atoma ugljika. Na primjer, dva atoma ugljika koji tvore kovalentne veze s tri atoma vodika mogu međusobno stvoriti kovalentnu vezu, dijeleći svoje preostale povezane elektrone. Taj spoj je etan, C2H6.
Slično tome, dva atoma ugljika mogu se povezati s po dva atoma vodika i međusobno tvoriti dvostruku kovalentnu vezu, dijeleći svoja četiri preostala elektrona između sebe. Taj spoj je etilen, C2H4. U acetilenu, C2H2, dva atoma ugljika tvore trostruku kovalentnu vezu i jednostruku vezu sa svakim od dva atoma vodika. U tim su slučajevima uključena samo dva atoma ugljika, ali dva atoma ugljika mogu lako održavati samo jednostruke veze jedni s drugima, a ostatak koristiti za povezivanje s dodatnim atomima ugljika.
Propan, C3H8, ima lanac od tri atoma ugljika s jednostrukim kovalentnim vezama između sebe. Dva krajnja atoma ugljika imaju jednostruku vezu sa srednjim atomom ugljika i tri kovalentne veze sa po tri atoma vodika. Srednji atom ugljika ima veze s druga dva atoma ugljika i dva atoma vodika. Takav lanac može biti puno duži i osnova je mnogih složenih organskih spojeva ugljika koji se nalaze u prirodi, a svi se temelje na istoj vrsti kovalentne veze koja spaja dva atoma vodika.