پیوند کووالانسی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

پیوند اشتراکی[۱] یا پیوند کووالانسی یک نوع پیوند شیمیایی در شیمی است. در ترکیب یونی، اتم‌ها با از دست دادن یا گرفتن الکترون، مدار بیرونی خود را پر می‌کنند. اما در پیوند اشتراکی (کووالانسی) اتم‌ها می‌توانند با به اشتراک گذاشتن الکترون‌ها مدار خویش را پر کنند و به هشتایی پایدار گاز نجیب بعد از خودشان برسند.[۲]

کلیات[ویرایش]

پیوند کووالانسی در اثر نیروی جاذبهٔ الکتریکی به وجود می‌آید. مثلاً هنگامی که دو اتم هیدروژن به هم نزدیک می‌شوند، جاذبهٔ الکتریکی بین آن‌ها ایجاد می‌شود و دو اتم با به اشتراک گذاشتن یک جفت الکترون کنار هم می‌مانند. پیوند کووالانسی اغلب بین دو اتم نافلز است. مثلاً دو اتم کربن با چهار اتم هیدروژن شش پیوند کووالانسی در یک مولکول به وجود می‌آورند که به اتیلن معروف است.

پیوند کووالانسی پیش از ۱۹۲۶[ویرایش]

بر اساس نظریه لوویس، پیوند کووالانسی نتیجه اشتراک یک جفت الکترون (=دو الکترون) بین دو اتم است. بر این اساس، الکترون‌های مشترک توسط هسته هر دو اتم جذب می‌شوند و مانند چسب، منجر می‌شوند که دو هسته نزدیک به هم بمانند و اتم‌ها به هم پیوند (اتصال) یابند. طبق نظریه لوویس، اتم هر عنصر تا جایی پیوند برقرار می‌کند که جمع الکترون‌های پیوندی (=الکترون‌های مشترک) و الکترون‌های ناپیوندی آخرین لایه الکترونی‌اش برابر با ۸ شود (مشابه گازهای نجیب؛ به جز هیدروژن که همانند هلیم، و فقط دارای ۲ الکترون می‌شود). این قاعده به قاعده هشت‌تایی (هشتایی) یا همان اوکتت (Octet) معروف است.[۳]

پیوند کووالانسی و مکانیک کوانتوم[ویرایش]

پس از ارایه معادلات مربوط به مکانیک کوانتوم و پیدایش شیمی کوانتوم، نگاه تازه‌ای به پیوند کووالاسی شکل گرفت. طبق توصیف کوانتومی، پیوند کووالانسی نتیجه برهم‌کنش دو اوربیتال اتمی است که نتیجه‌اش ایجاد اوربیتال‌های مولکولی می‌باشد. بر این اساس، الکترون‌هایی که در اتم‌ها و درون اوربیتال‌ها بوده‌اند؛ پس از برقراری پیوند هم باید درون اوربیتال‌هایی باشند که متعلق به کل مولکول هستند و بدین ترتیب الکترون‌های پیوندی در فضای گسترده‌ای اطراف دو یا چند هسته گردش می‌کنند و از این طریق، کل ساختار را به هم متصل نگه می‌دارند.[۴]

پیوندهای قطبی و غیرقطبی[ویرایش]

اگر الکترون‌های پیوند کووالانسی به شکل متقارن بین دو هسته گردش نمایند، می‌گوییم یک پیود کووالانسی غیرقطبی داریم؛ اما اگر الکترون‌ها بیش‌تر وقت خود را نزدیک به یکی از هسته‌ها باشند (به‌طور میانگین به یک هسته نزدیک‌تر و از یک هسته دورتر باشند)، می‌گوییم پیوند کووالانسی قطبی داریم؛ بدین معنی که یک سمت تجمع بار منفی داریم و سمت دیگر کمی از بار منفی خالی شده است. بر اساس شکل‌گیری پیوندهای کووالانسی قطبی و غیرقطبی، پائولینگ مفهوم الکترونگاتیوی را شکل داد.[۳]

پیوندهای چندگانه[ویرایش]

در بسیاری موارد، بیش از دو الکترون بین دو هسته به طور مشترک قرار می‌گیرند. مثلاً در مولکول اکسیژن، ۴ الکترون (۲ جفت الکترون) بین اتم‌های اکسیژن مشترک هستند. در مولکول نیتروژن هم ۳ جفت الکترون مشترک بین دو اتم وجود دارد. در اصطلاح گفته می‌شود پیوند بین اکسیژن‌ها در مولکول اکسیژن از نوع پیوند دوگانه و پیوند بین نیتروژن‌ها در مولکول نیتروژن از نوع پیوند کووالانسی سه‌گانه است.[۳] در موارد اندکی هم پیوند کووالانسی چهارگانه دیده شده است.

طول و انرژی پیوند[ویرایش]

فاصلهٔ بین اتم‌های متصل به هم را طول پیوند می‌گویند. هر چه طول پیوند کمتر باشد، انرژی آن بیشتر است. انرژی پیوند، انرژی لازم برای غلبه بر نیروی جاذبهٔ بین اتم‌هاست و واحد آن کیلوژول بر مول (kJ/mol) است. پیوندهای چندگانه نسبت به پیوندهای ساده (یگانه) بین همان اتم‌ها، دارای طول پیوند کم‌تر و انرژی پیوند بیش‌تر هستند.[۳] مثلاً پیوند بین اتم‌های کربن در اتان، اتِن و اتین به ترتیب از نوع ساده، دوگانه و سه‌گانه است. در نتیجه طول پیوند کربن-کربن از اتان به اتین کاهش می‌یابد و انرژی پیوند زیاد می‌شود.[۵]

جامدهای مولکولی و جامدهای کووالانسی[ویرایش]

نقطهٔ ذوب و جوش جامدهای مولکولی (مثل آب) خیلی پایین‌تر از ترکیبات یونی است. اکثر این ترکیب‌ها نارسانای برق هستند. جامدهای کووالانسی (نظیر الماس) به دلیل ساختار یک‌پارچه، نقطه ذوب و جوش بسیار بالایی دارند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. «پیوند اشتراکی» [شیمی] هم‌ارزِ «پیوند کووالانسی» (به انگلیسی: covalent bond)؛ منبع: گروه واژه‌گزینی و زیر نظر حسن حبیبی، «لاتین»، در (۱۳۷۶-۱۳۸۵)، فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان، تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی، شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۷-۱ (ذیل سرواژهٔ covalent bond) 
  2. Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter7
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ ۳٫۳ Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter8
  4. Chemistry; Charles E. Mortimer; 6th Edition; Chapter9
  5. Organic Chemistry; Morrison & Boyd; 6th Edition; Chapters3, 8 and 12

شیمی دوم دبیرستان و علوم سوم راهنمایی (مبتکران) کتاب شیمی عمومی نوشته دکتر مسعود رفیعی زاده

پیوند به بیرون[ویرایش]