Legătura care unește doi atomi de hidrogen într-o moleculă de hidrogen gazos este o legătură covalentă clasică. Legătura este ușor de analizat, deoarece atomii de hidrogen au doar un proton și un electron fiecare. Electronii se află în învelișul unic de electroni al atomului de hidrogen, care are loc pentru doi electroni.
Deoarece atomii de hidrogen sunt identici, niciunul nu poate lua electronul de la celălalt pentru a-și completa coaja electronului și a forma o legătură ionică. Drept urmare, cei doi atomi de hidrogen împart cei doi electroni într-o legătură covalentă. Electronii își petrec cea mai mare parte a timpului între nucleele de hidrogen încărcate pozitiv, atrăgându-le pe amândouă către sarcina negativă a celor doi electroni.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Moleculele de hidrogen gazos sunt formate din doi atomi de hidrogen într-o legătură covalentă. Atomii de hidrogen formează, de asemenea, legături covalente în alți compuși, cum ar fi în apă cu un atom de oxigen și în hidrocarburi cu atomi de carbon. În cazul apei, atomii de hidrogen legați covalent pot forma legături de hidrogen intermoleculare suplimentare care sunt mai slabe decât legăturile moleculare covalente. Aceste legături conferă apei unele dintre caracteristicile sale fizice.
Legături covalente în apă
Atomii de hidrogen din H2O moleculă de apă formează același tip de legătură covalentă ca în hidrogen gazos, dar cu atomul de oxigen. Atomul de oxigen are șase electroni în învelișul său exterior de electroni, care are loc pentru opt electroni. Pentru a-și umple coaja, atomul de oxigen împarte cei doi electroni ai celor doi atomi de hidrogen într-o legătură covalentă.
Pe lângă legătura covalentă, molecula de apă formează legături intermoleculare suplimentare cu alte molecule de apă. Molecula de apă este un dipol polar, ceea ce înseamnă că un capăt al moleculei, cel de oxigen, este încărcat negativ, iar celălalt capăt cu cei doi atomi de hidrogen are o sarcină pozitivă. Atomul de oxigen încărcat negativ al unei molecule atrage unul dintre atomii de hidrogen încărcați pozitiv ai unei alte molecule, formând o legătură de hidrogen dipol-dipol. Această legătură este mai slabă decât legătura moleculară covalentă, dar ține împreună moleculele de apă. Aceste forțe intermoleculare conferă apei caracteristici specifice, cum ar fi tensiunea superficială ridicată și un punct de fierbere relativ ridicat pentru greutatea moleculei.
Legături covalente de carbon și hidrogen
Carbonul are patru electroni în învelișul său cel mai exterior de electroni, care are loc pentru opt electroni. Ca rezultat, într-o configurație, carbonul împarte patru electroni cu patru atomi de hidrogen pentru a-și umple carcasa într-o legătură covalentă. Compusul rezultat este CH4, metan.
În timp ce metanul cu cele patru legături covalente este un compus stabil, carbonul poate intra în alte configurații de legături cu hidrogen și alți atomi de carbon. Cele patru configurații externe de electroni permit carbonului să creeze molecule care formează baza multor compuși complecși. Toate aceste legături sunt legături covalente, dar permit carbonului o mare flexibilitate în comportamentul său de legătură.
Legături covalente în lanțurile de carbon
Când atomii de carbon formează legături covalente cu mai puțin de patru atomi de hidrogen, electronii de legătură suplimentară sunt lăsați în învelișul exterior al atomului de carbon. De exemplu, doi atomi de carbon care formează legături covalente cu trei atomi de hidrogen pot forma fiecare o legătură covalentă între ei, împărțind singurii lor electroni de legătură rămași. Acest compus este etan, C2H6.
În mod similar, doi atomi de carbon se pot lega cu doi atomi de hidrogen fiecare și pot forma o legătură covalentă dublă între ei, împărțind cei patru electroni rămași între ei. Acest compus este etilenă, C2H4. În acetilenă, C2H2, cei doi atomi de carbon formează o legătură covalentă triplă și o legătură simplă cu fiecare dintre cei doi atomi de hidrogen. În aceste cazuri, sunt implicați doar doi atomi de carbon, dar cei doi atomi de carbon pot menține cu ușurință doar legături simple între ele și pot folosi restul pentru a se lega cu atomi de carbon suplimentari.
Propan, C3H8, are un lanț de trei atomi de carbon cu legături covalente unice între ele. Cei doi atomi de carbon de la capăt au o legătură simplă cu atomul mediu de carbon și trei legături covalente cu câte trei atomi de hidrogen. Atomul mediu de carbon are legături cu ceilalți doi atomi de carbon și doi atomi de hidrogen. Un astfel de lanț poate fi mult mai lung și stă la baza multora dintre compușii organici complexi de carbon găsiți în natură, toți bazându-se pe același tip de legătură covalentă care unește doi atomi de hidrogen.