พันธะประเภทใดที่เชื่อมอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม

พันธะที่เชื่อมอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมในโมเลกุลก๊าซไฮโดรเจนเป็นพันธะโควาเลนต์แบบคลาสสิก พันธะนี้วิเคราะห์ได้ง่ายเนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนมีโปรตอนเพียงตัวเดียวและอิเล็กตรอนแต่ละตัว อิเล็กตรอนอยู่ในเปลือกอิเล็กตรอนเดี่ยวของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งมีที่ว่างสำหรับอิเล็กตรอนสองตัว

เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนมีความเหมือนกัน จึงไม่สามารถเอาอิเล็กตรอนจากที่อื่นมาทำให้เปลือกอิเล็กตรอนของมันสมบูรณ์และสร้างพันธะไอออนิกได้ เป็นผลให้อะตอมไฮโดรเจนทั้งสองแบ่งอิเล็กตรอนสองตัวในพันธะโควาเลนต์ อิเล็กตรอนใช้เวลาส่วนใหญ่ระหว่างนิวเคลียสของไฮโดรเจนที่มีประจุบวก ดึงดูดให้ทั้งคู่มีประจุลบของอิเล็กตรอนสองตัว

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

โมเลกุลของก๊าซไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมในพันธะโควาเลนต์ อะตอมของไฮโดรเจนยังสร้างพันธะโควาเลนต์ในสารประกอบอื่นๆ เช่น ในน้ำที่มีอะตอมของออกซิเจนและในไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของคาร์บอน ในกรณีของน้ำ อะตอมของไฮโดรเจนที่มีพันธะโควาเลนต์สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเพิ่มเติมที่อ่อนแอกว่าพันธะโมเลกุลโควาเลนต์ พันธะเหล่านี้ทำให้น้ำมีลักษณะทางกายภาพบางอย่าง

อะตอมไฮโดรเจนใน H₂โมเลกุลของน้ำทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ชนิดเดียวกับในก๊าซไฮโดรเจน แต่มีอะตอมของออกซิเจน อะตอมของออกซิเจนมีอิเล็กตรอน 6 ตัวในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดซึ่งมีที่ว่างสำหรับอิเล็กตรอนแปดตัว เพื่อเติมเต็มเปลือกของมัน อะตอมออกซิเจนแบ่งอิเล็กตรอนสองตัวของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมในพันธะโควาเลนต์

นอกจากพันธะโควาเลนต์แล้ว โมเลกุลของน้ำยังสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลเพิ่มเติมกับโมเลกุลของน้ำอื่นๆ โมเลกุลของน้ำเป็นขั้วไดโพล ซึ่งหมายความว่าปลายด้านหนึ่งของโมเลกุล ปลายออกซิเจน มีประจุเป็นลบ และปลายอีกด้านที่มีอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมมีประจุเป็นบวก อะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบของโมเลกุลหนึ่งดึงดูดอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกตัวหนึ่งของอีกโมเลกุลหนึ่ง ทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจนแบบไดโพล-ไดโพล พันธะนี้อ่อนกว่าพันธะโมเลกุลโควาเลนต์ แต่ยึดโมเลกุลของน้ำไว้ด้วยกัน แรงระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ทำให้น้ำมีลักษณะเฉพาะ เช่น แรงตึงผิวสูงและจุดเดือดที่ค่อนข้างสูงสำหรับน้ำหนักของโมเลกุล

คาร์บอนมีอิเล็กตรอนสี่ตัวในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดซึ่งมีที่ว่างสำหรับอิเล็กตรอนแปดตัว เป็นผลให้ในการกำหนดค่าเดียว คาร์บอนแบ่งอิเล็กตรอนสี่ตัวกับอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอมเพื่อเติมเปลือกของมันในพันธะโควาเลนต์ สารประกอบที่ได้คือ CH₄,มีเทน.

ในขณะที่มีเทนที่มีพันธะโควาเลนต์สี่พันธะเป็นสารประกอบที่เสถียร คาร์บอนสามารถเข้าสู่โครงสร้างพันธะอื่นๆ ด้วยไฮโดรเจนและอะตอมของคาร์บอนอื่นๆ การกำหนดค่าอิเล็กตรอนภายนอกสี่ตัวช่วยให้คาร์บอนสร้างโมเลกุลที่เป็นพื้นฐานของสารประกอบเชิงซ้อนจำนวนมาก พันธะดังกล่าวทั้งหมดเป็นพันธะโควาเลนต์ แต่พวกมันยอมให้คาร์บอนมีความยืดหยุ่นสูงในพฤติกรรมพันธะของมัน

เมื่ออะตอมของคาร์บอนสร้างพันธะโควาเลนต์ที่มีไฮโดรเจนน้อยกว่าสี่อะตอม อิเล็กตรอนพันธะพิเศษจะเหลืออยู่ในเปลือกนอกของอะตอมคาร์บอน ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่สร้างพันธะโควาเลนต์ที่มีไฮโดรเจนสามอะตอมสามารถก่อพันธะโควาเลนต์ซึ่งกันและกันได้ โดยใช้อิเลคตรอนพันธะเดี่ยวที่เหลืออยู่ร่วมกัน สารประกอบนั้นคืออีเทน C₂โฮ₆.

ในทำนองเดียวกัน อะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมสามารถจับกับไฮโดรเจนได้ 2 อะตอม และสร้างพันธะโควาเลนต์คู่ซึ่งกันและกัน โดยแบ่งอิเล็กตรอนที่เหลือ 4 ตัวระหว่างพวกมัน สารประกอบนั้นคือเอทิลีน C₂โฮ₄. ในอะเซทิลีน C₂โฮ₂อะตอมของคาร์บอนทั้งสองก่อตัวเป็นพันธะสามโควาเลนต์และพันธะเดี่ยวกับอะตอมของไฮโดรเจนทั้งสองแต่ละตัว ในกรณีเหล่านี้ มีเพียงอะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมเท่านั้นที่มีส่วนเกี่ยวข้อง แต่อะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมสามารถรักษาพันธะเดี่ยวระหว่างกันและกันได้อย่างง่ายดาย และใช้ส่วนที่เหลือเพื่อพันธะกับอะตอมคาร์บอนเพิ่มเติม

โพรเพน C₃โฮ₈มีสายโซ่ของคาร์บอนสามอะตอมที่มีพันธะโควาเลนต์เดี่ยวระหว่างพวกมัน อะตอมของคาร์บอนที่ปลายทั้งสองมีพันธะเดี่ยวกับอะตอมของคาร์บอนตรงกลางและพันธะโควาเลนต์สามพันธะที่มีไฮโดรเจนสามอะตอม อะตอมของคาร์บอนตรงกลางมีพันธะกับอะตอมของคาร์บอนอีก 2 อะตอมและไฮโดรเจนอีก 2 อะตอม สายโซ่ดังกล่าวอาจยาวกว่ามากและเป็นพื้นฐานสำหรับสารประกอบอินทรีย์คาร์บอนเชิงซ้อนจำนวนมากที่พบในธรรมชาติ ซึ่งทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากพันธะโควาเลนต์ชนิดเดียวกันที่รวมไฮโดรเจนสองอะตอมเข้าด้วยกัน