Ковалентная связь возникает, когда два или более атомов разделяют одну или несколько пар электронов. Слои электронов, вращающиеся вокруг ядра атома, стабильны только тогда, когда самый внешний слой имеет определенное число. Сравните это химическое свойство с трехногим табуретом - для того, чтобы он был устойчивым, у него должно быть как минимум три ножки. Атомы функционируют точно так же, поскольку стабильность зависит от правильного количества электронов.
Двухатомные молекулы
Наиболее распространенная ковалентная связь присутствует в двухатомных молекулах или в молекулах, состоящих из двух одинаковых атомов. Кислород встречается в природе как O2, а водород (H2) и хлор (Cl2) появляются в природе таким же образом.
Одноэлектронные связи
Хлор и водород образуются, разделяя одну пару электронов. Это означает, что в самом внешнем электронном слое каждого атома по одному электрону от каждой пары атомов, совместно используемому двумя атомами. Метановый газ, или CH4, также образуется через одноэлектронную связь. Каждый атом водорода делит один электрон с атомом углерода. В результате атом углерода имеет стабильное число из восьми электронов во внешнем слое, а каждый атом водорода имеет полный набор из двух электронов в своем одиночном слое.
Двойные электронные связи
Двойная ковалентная связь образуется, когда пары атомов разделяют между собой два электрона. Как и следовало ожидать, эти соединения более стабильны, чем водород или хлор, поскольку связь между атомами в два раза прочнее, чем одноэлектронные ковалентные связи. Молекула O2 разделяет 2 электрона между каждым атомом, создавая высокостабильную атомную структуру. В результате, прежде чем кислород вступит в реакцию с другим химическим веществом или соединением, ковалентная связь должна быть разорвана. Одним из таких процессов является электролиз, образование или распад воды на химические элементы, водород и кислород.
Газообразный при комнатной температуре
Частицы, образованные ковалентной связью, являются газообразными при комнатной температуре и имеют чрезвычайно низкие температуры плавления. В то время как связи между атомами в отдельной молекуле очень сильны, связи одной молекулы с другой очень слабые. Поскольку ковалентно связанная молекула очень стабильна, у молекул нет химической причины для взаимодействия друг с другом. В результате эти соединения остаются в газообразном состоянии при комнатной температуре.
Электрическая проводимость
Ковалентно связанные молекулы отличаются от ионных соединений иным образом. Когда соединение с ионной связью, такое как обычная поваренная соль (хлорид натрия, NaCl), растворяется в воде, вода будет проводить электричество. Ионные связи в растворе разрушаются, и отдельные элементы превращаются в положительно и отрицательно заряженные ионы. Однако из-за прочности связи после охлаждения ковалентного соединения до жидкости связи не распадаются на ионы. В результате раствор или жидкое состояние ковалентно связанного соединения не проводит электричество.