Kovalentná väzba

Kovalentné väzby sú chemické väzby medzi dvoma nekovovými atómami. Príkladom je voda, kde vodík (H) a kyslík (O) vytvárajú väzbu (_H2O). Plná vonkajšia škrupina má zvyčajne osem elektrónov alebo dva v prípade vodíka alebo hélia. Valenčné elektróny sú elektróny, ktoré sa vo vonkajšej škrupine atómu nachádzajú pomerne voľne. Štruktúru elektrónových obalov určuje kvantová mechanika).

Počet elektrónov v atóme závisí od počtu protónov v atóme. Elektróny obiehajú okolo atómových jadier a sú akoby rozmazané orbitálne dráhy okolo atómového jadra. Prvá vrstva má až dva elektróny. Nasledujúce vrstvy zvyčajne obsahujú až osem. Kovalentné väzby vznikajú tak, že atómy zdieľajú valenčné elektróny.

Ak má napríklad atóm deväť elektrónov, prvé dva obiehajú veľmi blízko jadra, ďalších sedem obieha trochu ďalej. Vonkajších sedem elektrónov sa drží menej pevne ako vnútorné dva elektróny, pretože sú ďalej od kladne nabitého jadra. Ak sa tento atóm priblíži k inému atómu s voľne držaným elektrónom vo vonkajšom obale, uvoľní sa pre voľne držaný elektrón nový orbitál. Tento nový elektrónový orbitál je viazaný na obe atómové jadrá a má nižšiu energetickú hladinu ako pôvodný elektrónový orbitál. Elektrón naň môže spontánne preskočiť a vyžiariť fotón s prebytočnou energiou. Teraz máme elektrón obiehajúci okolo oboch atómov, čo má za následok, že atóm, ktorý poskytol elektrón, má malý čistý kladný náboj a druhý atóm má malý čistý záporný náboj. Oba atómy teraz drží pohromade elektromagnetická príťažlivá sila medzi kladnými a zápornými nábojmi. Toto sa nazýva kovalentná väzba. Na prerušenie tejto väzby je potrebné rovnaké množstvo energie, aké sa uvoľnilo pri jej vzniku.

Molekula vody sa skladá z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka, ktoré sú spojené kovalentnou väzbou. V tomto prípade sa atóm kyslíka delí o jeden elektrón s každým atómom vodíka. To znamená, že atóm kyslíka má malý čistý kladný náboj a atóm vodíka má malý čistý záporný náboj. V dôsledku toho sa atómy kyslíka a vodíka navzájom priťahujú v dôsledku elektromagnetickej sily. Z tohto dôvodu je molekula vody polárna molekula: jej náboj nie je rovnomerne rozložený.

Kovalentné väzby vody (H2O)

Typy kovalentných väzieb

Atómové orbitály (okrem s orbitálov) vytvárajú rôzne typy kovalentných väzieb:

Sigma (σ) väzby sú najsilnejšie kovalentné väzby. Dochádza pri nich k prekrývaniu orbitálov na dvoch rôznych atómoch. Jediná väzba je zvyčajne σ väzba.
Väzby pi (π) sú slabšie a sú spôsobené bočným prekrývaním orbitálov p (alebo d).
Dvojná väzba medzi dvoma danými atómami má jednu σ a jednu π väzbu a
trojitá väzba má jednu σ a dve π väzby.

Kovalentné väzby sú slabšie ako iónové a majú nižšiu teplotu topenia. Vo všeobecnosti sú tiež slabými vodičmi elektriny a tepla.

Dĺžka väzby

V chémii je dĺžka väzby mierou veľkosti kovalentnej väzby. Keďže molekuly sú veľmi malé, merajú sa v pikometroch, teda približne v milióntinách miliardtín metra.

Chemické vlastnosti molekúl sa vysvetľujú najmä ich väzbami a ich väzby sú spôsobené štruktúrou elektrónov.

Kreslenie benzénu. Sú znázornené dĺžky a uhly väzieb.

Súvisiace stránky

Valencia

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to kovalentná väzba?

Odpoveď: Kovalentná väzba je chemická väzba medzi dvoma nekovovými atómami, v ktorej majú atómy spoločné valenčné elektróny. Tým sa vytvorí elektrónový orbitál, ktorý je viazaný na obe atómové jadrá a má nižšiu energetickú hladinu ako pôvodný elektrónový orbitál. Výsledkom je, že atóm, ktorý poskytol elektrón, má malý čistý kladný náboj a druhý atóm má malý čistý záporný náboj, ktoré drží pohromade elektromagnetická príťažlivá sila medzi kladnými a zápornými nábojmi.

Otázka: Koľko elektrónov má zvyčajne atóm vo svojom vonkajšom obale?

Odpoveď: Vonkajší obal atómu zvyčajne obsahuje až osem elektrónov alebo dva elektróny v prípade vodíka alebo hélia.

Otázka: Čo určuje počet elektrónov v atóme?

Odpoveď: Počet elektrónov v atóme závisí od počtu protónov v atóme.

Otázka: Ako vznikajú kovalentné väzby?

Odpoveď: Kovalentné väzby vznikajú, keď sa atómy priblížia k sebe a jeden voľne držaný elektrón z jedného atómu preskočí do nového orbitálu, ktorý je viazaný na obe atómové jadrá s nižšou energetickou hladinou ako predtým. Výsledkom je, že jeden atóm má malý čistý kladný náboj a druhý malý čistý záporný náboj, čím sa medzi nimi vytvorí elektromagnetická príťažlivá sila.

Otázka: Aký typ molekuly je voda?

Odpoveď: Molekuly vody sa skladajú z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka, ktoré držia pohromade kovalentnými väzbami, čo z nej robí polárnu molekulu, pretože jej náboj nie je rovnomerne rozložený.

Otázka: Kde obiehajú elektróny okolo atómových jadier?

Odpoveď: Elektróny obiehajú okolo atómových jadier ako rozmazané orbitálne dráhy.