Vety- ja kovalenttinen joukkovelkakirjalaina
Kemialliset sidokset pitävät atomeja ja molekyylejä yhdessä. Sidokset ovat tärkeitä molekyylien ja atomien kemiallisen ja fysikaalisen käyttäytymisen määrittämisessä. Kuten amerikkalainen kemisti GNLewis ehdotti, atomit ovat stabiileja, kun niiden valenssikuoressa on kahdeksan elektronia. Suurimman osan atomien valenssikuorissa on alle kahdeksan elektronia (lukuun ottamatta jaksollisen järjestelmän ryhmän 18 jalokaasuja); siksi ne eivät ole vakaita. Näillä atomeilla on taipumus reagoida toistensa kanssa stabiloidakseen. Siten jokainen atomi voi saavuttaa jalokaasun elektronisen konfiguraation. Kovalenttinen sidos on yksi sellainen kemiallinen sidos, joka yhdistää atomeja kemiallisissa yhdisteissä. Vetysidokset ovat molekyylien välisiä molekyylien välisiä vetovoimia.
Vetysidokset
Kun vety on kiinnittynyt elektronegatiiviseen atomiin, kuten fluori, happi tai typpi, syntyy polaarinen sitoutuminen. Elektronegatiivisuuden takia sidoksessa olevat elektronit houkuttelevat enemmän elektronegatiiviseen atomiin kuin vetyatomiin. Siksi vetyatomi saa osittaisen positiivisen varauksen, kun taas elektronegatiivisempi atomi saa osittaisen negatiivisen varauksen. Kun kaksi molekyyliä, joilla on tämä varauserotus, ovat lähellä, vedyn ja negatiivisesti varautuneen atomin välillä on vetovoima. Tämä vetovoima tunnetaan vetysidoksena. Vetysidokset ovat suhteellisen vahvempia kuin muut dipolivuorovaikutukset, ja ne määrittävät molekyylikäyttäytymisen. Esimerkiksi vesimolekyyleillä on molekyylien välinen vetysidos. Yksi vesimolekyyli voi muodostaa neljä vetysidosta toisen vesimolekyylin kanssa. Koska hapella on kaksi yksinäistä paria, se voi muodostaa kaksi vetysidosta positiivisesti varautuneen vedyn kanssa. Sitten nämä kaksi vesimolekyyliä voidaan tunnistaa dimeerinä. Jokainen vesimolekyyli voi sitoutua neljään muuhun molekyyliin vedyn sitoutumiskyvyn takia. Tämän seurauksena veden kiehumispiste on korkeampi, vaikka vesimolekyylillä on pieni molekyylipaino. Siksi vetysidosten rikkomiseen tarvittava energia, kun ne siirtyvät kaasumaiseen vaiheeseen, on korkea. Lisäksi vetysidokset määrittävät jään kiderakenteen. Jääristikon ainutlaatuinen järjestely auttaa sitä kellumaan vedessä ja suojaa siten vesieliöitä talvikaudella. Tämän lisäksi vetysidoksella on tärkeä rooli biologisissa järjestelmissä. Proteiinien ja DNA: n kolmiulotteinen rakenne perustuu yksinomaan vetysidoksiin. Vetisidokset voidaan tuhota kuumentamalla ja mekaanisilla voimilla.
Kovalenttiset sidokset
Kun kaksi atomia, joilla on samanlainen tai erittäin pieni elektronegatiivisuusero, reagoivat yhdessä, ne muodostavat kovalenttisen sidoksen jakamalla elektroneja. Molemmat atomit voivat saada jalokaasun elektronisen konfiguraation jakamalla elektroneja tällä tavalla. Molekyyli on tuote, joka syntyy kovalenttisten sidosten muodostumisesta atomien välillä. Esimerkiksi, kun samat atomit ovat liittyneet muodostamaan molekyylien, kuten Cl 2, H 2, tai P- 4, kukin atomi on kiinnittynyt toiseen kovalenttisella sidoksella. Metaani molekyyli (CH 4) on myös kovalenttisia sidoksia hiili- ja vetyatomeja. Metaani on esimerkki molekyylistä, jolla on kovalenttisia sidoksia atomien välillä, joilla on hyvin pieni elektronegatiivisuusero.
Mitä eroa on vety- ja kovalenttisidoksilla?
• Atomien välillä syntyy kovalenttisia sidoksia molekyylin tuottamiseksi. Molekyylien välillä voidaan nähdä vetysidoksia.
• Vetyatomin tulisi olla siellä vetysidoksen muodostamiseksi. Kovalenttisia sidoksia voi esiintyä minkä tahansa kahden atomin välillä.
• Kovalenttiset sidokset ovat vahvempia kuin vetysidokset.
• Kovalenttisessa sidonnassa elektronit jaetaan kahden atomin kesken, mutta vety sitoutumisessa tällaista jakamista ei tapahdu; pikemminkin tapahtuu sähköstaattinen vuorovaikutus positiivisen varauksen ja negatiivisen varauksen välillä.
