Ryšys, jungiantis du vandenilio atomus vandenilio dujų molekulėje, yra klasikinis kovalentinis ryšys. Ryšį lengva išanalizuoti, nes vandenilio atomai turi tik po vieną protoną ir po vieną elektroną. Elektronai yra vandenilio atomo vieno elektrono apvalkale, kuriame yra vietos dviem elektronams.
Kadangi vandenilio atomai yra identiški, nė vienas negali paimti elektrono iš kito, kad užbaigtų elektronų apvalkalą ir sudarytų joninį ryšį. Dėl to du vandenilio atomai dalijasi dviem elektronais kovalentine jungtimi. Didžiąją laiko dalį elektronai praleidžia tarp teigiamai įkrautų vandenilio branduolių, pritraukdami juos abu prie neigiamo dviejų elektronų krūvio.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Vandenilio dujų molekulės susideda iš dviejų vandenilio atomų, esančių kovalentinėje jungtyje. Vandenilio atomai taip pat sudaro kovalentinius ryšius kituose junginiuose, pavyzdžiui, vandenyje su deguonies atomu ir angliavandeniliuose su anglies atomais. Vandens atveju kovalentiškai surišti vandenilio atomai gali suformuoti papildomus tarpmolekulinius vandenilio ryšius, kurie yra silpnesni už kovalentinius molekulinius ryšius. Šios jungtys suteikia vandeniui kai kurias jo fizines savybes.
Kovalentiniai ryšiai vandenyje
H vandenilio atomai2O vandens molekulė sudaro tą patį kovalentinį ryšį kaip vandenilio dujose, bet su deguonies atomu. Deguonies atomo išoriniame elektronų apvalkale yra šeši elektronai, kuriuose yra vietos aštuoniems elektronams. Norėdami užpildyti savo apvalkalą, deguonies atomas dalijasi dviem vandenilio atomų dviem elektronais kovalentine jungtimi.
Be kovalentinio ryšio, vandens molekulė su kitais vandens molekulėmis suformuoja papildomus tarpmolekulinius ryšius. Vandens molekulė yra polinis dipolis, o tai reiškia, kad vienas molekulės galas, deguonies galas, yra įkrautas neigiamai, o kitas galas su dviem vandenilio atomais turi teigiamą krūvį. Neigiamai įkrautas vienos molekulės deguonies atomas pritraukia vieną iš teigiamai įkrautų kitos molekulės vandenilio atomų, formuodamas dipolio-dipolio vandenilio jungtį. Šis ryšys yra silpnesnis nei kovalentinis molekulinis ryšys, tačiau jis laiko vandens molekules kartu. Šios tarpmolekulinės jėgos suteikia specifines vandens savybes, tokias kaip didelis paviršiaus įtempimas ir santykinai aukšta molekulės svorio virimo temperatūra.
Anglies ir vandenilio kovalentinės jungtys
Anglies atokiausiame elektronų apvalkale yra keturi elektronai, kuriuose telpa aštuoni elektronai. Todėl vienoje konfigūracijoje anglis dalijasi keturiais elektronais su keturiais vandenilio atomais, kad užpildytų kevalą kovalentine jungtimi. Gautas junginys yra CH4, metanas.
Nors metanas su keturiais kovalentiniais ryšiais yra stabilus junginys, anglis gali patekti į kitas jungčių konfigūracijas su vandenilio ir kitais anglies atomais. Keturių išorinių elektronų konfigūracija leidžia angliai sukurti molekules, kurios sudaro daugelio sudėtingų junginių pagrindą. Visos tokios jungtys yra kovalentinės jungtys, tačiau jos leidžia angliai labai lanksčiai elgtis.
Kovalentinės obligacijos anglies grandinėse
Kai anglies atomai sudaro kovalentinius ryšius su mažiau nei keturiais vandenilio atomais, išoriniai anglies atomo apvalkale lieka papildomų jungiamųjų elektronų. Pvz., Du anglies atomai, kurie sudaro kovalentinius ryšius su trimis vandenilio atomais, gali sudaryti kovalentinius ryšius tarpusavyje, dalindamiesi savo likusiais jungiamaisiais elektronais. Tas junginys yra etanas, C.2H6.
Panašiai du anglies atomai gali jungtis su dviem vandenilio atomais ir sudaryti dvigubą kovalentinį ryšį, pasidalindami savo keturiais likusiais elektronais. Tas junginys yra etilenas, C2H4. Acetilene, C2H2, abu anglies atomai sudaro trigubą kovalentinį ryšį ir viengubą ryšį su kiekvienu iš dviejų vandenilio atomų. Šiais atvejais dalyvauja tik du anglies atomai, tačiau du anglies atomai gali lengvai palaikyti tik viengubus ryšius tarpusavyje, o likusius panaudoti jungdamiesi su papildomais anglies atomais.
Propanas, C.3H8, turi trijų anglies atomų grandinę, tarp kurių yra vienkartiniai kovalentiniai ryšiai. Du galiniai anglies atomai turi vieną ryšį su viduriniu anglies atomu ir tris kovalentinius ryšius su kiekvienu iš trijų vandenilio atomais. Vidutinis anglies atomas turi ryšius su kitais dviem anglies atomais ir dviem vandenilio atomais. Tokia grandinė gali būti daug ilgesnė ir yra daugelio sudėtingų organinių anglies junginių, randamų gamtoje, pagrindas, visi pagrįsti tos pačios rūšies kovalentiniu ryšiu, jungiančiu du vandenilio atomus.