Bindingen som forbinder to hydrogenatomer i et hydrogengassmolekyl er en klassisk kovalent binding. Bindingen er enkel å analysere fordi hydrogenatomene bare har ett proton og ett elektron hver. Elektronene er i hydrogenatomets enkle elektronskall, som har plass til to elektroner.
Fordi hydrogenatomene er identiske, kan ingen av dem ta elektronet fra det andre for å fullføre dets elektronskall og danne en ionisk binding. Som et resultat deler de to hydrogenatomene de to elektronene i en kovalent binding. Elektronene tilbringer mesteparten av tiden mellom de positivt ladede hydrogenkjernene, og tiltrekker dem begge til den negative ladningen til de to elektronene.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Molekyler av hydrogengass består av to hydrogenatomer i en kovalent binding. Hydrogenatomer danner også kovalente bindinger i andre forbindelser, for eksempel i vann med et oksygenatom og i hydrokarboner med karbonatomer. Når det gjelder vann, kan de kovalent bundne hydrogenatomene danne ytterligere intermolekylære hydrogenbindinger som er svakere enn de kovalente molekylære bindingene. Disse bindingene gir vann noen av dets fysiske egenskaper.
Kovalente obligasjoner i vann
Hydrogenatomene i H2O vannmolekyl danner den samme typen kovalent binding som i hydrogengass, men med oksygenatomet. Oksygenatomet har seks elektroner i sitt ytterste elektronskall, som har plass til åtte elektroner. For å fylle skallet deler oksygenatomet de to elektronene til de to hydrogenatomene i en kovalent binding.
I tillegg til den kovalente bindingen, danner vannmolekylet ytterligere intermolekylære bindinger med andre vannmolekyler. Vannmolekylet er en polær dipol, som betyr at den ene enden av molekylet, oksygenenden, blir ladet negativt, og den andre enden med de to hydrogenatomene har en positiv ladning. Det negativt ladede oksygenatomet i et molekyl tiltrekker seg et av de positivt ladede hydrogenatomer i et annet molekyl, og danner en dipol-dipolhydrogenbinding. Denne bindingen er svakere enn den kovalente molekylære bindingen, men den holder vannmolekylene sammen. Disse intermolekylære kreftene gir vannspesifikke egenskaper som høy overflatespenning og et relativt høyt kokepunkt for molekylets vekt.
Karbon og hydrogen kovalente obligasjoner
Karbon har fire elektroner i sitt ytterste elektronskall, som har plass til åtte elektroner. Som et resultat, i en konfigurasjon, deler karbon fire elektroner med fire hydrogenatomer for å fylle skallet i en kovalent binding. Den resulterende forbindelse er CH4, metan.
Mens metan med sine fire kovalente bindinger er en stabil forbindelse, kan karbon inngå andre bindingskonfigurasjoner med hydrogen og andre karbonatomer. De fire ytre elektronkonfigurasjonene tillater karbon å skape molekyler som danner grunnlaget for mange komplekse forbindelser. Alle slike bindinger er kovalente bindinger, men de tillater karbon stor fleksibilitet i bindingsadferd.
Kovalente obligasjoner i karbonkjeder
Når karbonatomer danner kovalente bindinger med færre enn fire hydrogenatomer, blir ekstra bindingselektroner igjen i karbonatoms ytre skall. For eksempel kan to karbonatomer som danner kovalente bindinger med tre hydrogenatomer hver danne en kovalent binding med hverandre, og dele deres gjenværende bindingselektroner. Den forbindelsen er etan, C2H6.
På samme måte kan to karbonatomer binde seg med to hydrogenatomer hver og danne en dobbel kovalent binding med hverandre, og dele deres fire gjenværende elektroner mellom seg. Den forbindelsen er etylen, C2H4. I acetylen, C2H2, danner de to karbonatomer en trippel kovalent binding og en enkeltbinding med hvert av de to hydrogenatomene. I disse tilfellene er bare to karbonatomer involvert, men de to karbonatomer kan lett opprettholde bare enkeltbindinger med hverandre og bruke resten til å binde seg med ekstra karbonatomer.
Propan, C3H8, har en kjede på tre karbonatomer med enkelt kovalente bindinger mellom seg. De to endekarbonatomer har en enkeltbinding med det midterste karbonatomet og tre kovalente bindinger med tre hydrogenatomer hver. Det midterste karbonatomet har bindinger med de to andre karbonatomer og to hydrogenatomer. En slik kjede kan være mye lengre og er grunnlaget for mange av de komplekse organiske karbonforbindelsene som finnes i naturen, alt basert på den samme typen kovalent binding som forbinder to hydrogenatomer.