In dit artikel gaan we voorbeelden bestuderen van verschillende soorten atomen met covalente bindingen.
Een covalente binding wordt meestal gevormd tussen de atomen die bij niet-metalen elementen horen. Moet een covalente binding noodzakelijkerwijs een verschil hebben in hun elektronegativiteiten. Dus om eigenschappen en feiten die hiermee verband houden te begrijpen, zullen we covalente bindingstypen van atomen in detail bestuderen.
H2O-atomen voorbeeld van covalente bindingstypes van atomen
Zoals we aan de structuur van een watermolecuul kunnen zien, bevat het één waterstofatoom en twee waterstofatomen die een covalente binding vormen. De covalente binding van deze atomen kan worden verklaard door de lewis dot structuur concept.
We weten dat het zuurstofatoom 6 valentie-elektronen heeft en waterstof één valentie-elektron (aangezien er twee waterstofatomen zijn, zullen de totale waterstofvalentie-elektronen 1 × 2 = 2 elektronen zijn). De totale valentie-elektronen zullen 6+2=8 elektronen zijn. Eén elektronenpaar wordt gedeeld tussen elk van de twee waterstofatomen en het zuurstofatoom en op deze manier wordt aan de valentie van beide atomen voldaan door een covalente binding te vormen. H2O is een anorganische verbinding die polariteit heeft. Deze specifieke verbinding is kleurloos en heeft geen geur. H2O is ook de enige verbinding die in 3 vormen kan voorkomen (vast, vloeibaar en gas).
Over zijn magnetisme gesproken, het is diamagnetisch van aard. Het vriespunt is nul graden Celsius en kookt bij een temperatuur van 100 graden Celsius. Vanwege de polaire aard kan het waterstofbruggen vertonen. Rekening houdend met de reactiviteit van het H2O-molecuul, elementen (metaal, meestal de alkali en aardalkalimetalen bijv. natrium, kalium, calcium, lithium, enz.) waarvan wordt gezien dat ze meer elektropositief zijn in vergelijking met waterstof, hebben het vermogen om waterstof in het H2O-molecuul te verdringen. En zij voor. Hydroxiden en waterstof afgeven. Bij hogere temperaturen reageert koolstof met stoom en vormt waterstof en koolmonoxide.
Image credit: Wikipedia
C2H5OH (ethanol) atomen
De structuur van ethanol heeft twee koolstofatomen, 6 waterstofatomen en één zuurstofatoom die een covalente binding vormen. De covalente binding van deze atomen kan worden verklaard door de lewis dot structuur concept.
We weet dat een koolstof atoom heeft 4 valentie-elektronen (aangezien er twee koolstofatomen zijn, zal het totale aantal koolstofvalentie-elektronen 4×2=8 elektronen zijn) en waterstof heeft één valentie-elektron (aangezien er zes waterstofatomen zijn, zal het totale aantal waterstofvalentie-elektronen 1× zijn 6=6 elektronen). De valentie-elektronen in het zuurstofatoom zijn 6. De totale valentie-elektronen zijn 8 + 6 + 6 = 20 elektronen. Eén koolstofatoom deelt één elektronenpaar met elk drie waterstofatomen en vormt een binding met de tweede koolstof door één paar elektronen te delen, waardoor de valentie ervan wordt bevredigd.
Het tweede koolstofatoom deelt één elektronenpaar met elk twee waterstofatomen en vormt een enkele binding met aangrenzende zuurstof door één elektronenpaar te delen. Op deze manier voldoet de tweede koolstof aan zijn octet. De zuurstof vormt één binding met waterstof door één elektronenpaar te delen en verkrijgt een volledig octet. Het synoniem is ethylalcohol en het is een organische verbinding die vluchtig van aard is. Qua uiterlijk is het een vloeistof (kleurloos) en heeft het een geur die enigszins op wijn lijkt.
De dichtheid is ongeveer 0.789 g/cm3 (bij een temperatuur van ongeveer 20 graden Celsius). Het smeltpunt is naar verluidt -114 graden Celsius en kookt bij een temperatuur van 78 graden Celsius. De brekingsindex van ethanol is meer dan water, namelijk 1.361. Men ziet dat het mengbaar is met verschillende organische verbindingen zoals pyridine, tetrachloorkoolstof, chloroform, aceton, tolueen enz. inclusief water.
O3 (ozon) atomen
De structuur heeft 3 zuurstofatomen die zijn geassocieerd door covalente binding. De valentie-elektronen in het zuurstofatoom zijn 6 en aangezien er 3 zuurstofatomen zijn, zullen de totale zuurstofvalentie-elektronen 6 × 3 = 18 elektronen zijn.
Het centrale zuurstofatoom deelt één elektronenpaar met één zuurstof die een enkele binding vormt en deelt twee elektronenpaar met nog een zuurstofvormende dubbele binding. Op deze manier wordt aan de valentie van alle drie de zuurstofatomen voldaan. Het synoniem is trioxygen en het is een anorganische verbinding. Qua uiterlijk is het lichtblauw van kleur gas. De dichtheid is ongeveer 2.144 mg cm-3 bij een temperatuur van nul graden Celsius. Het waargenomen smeltpunt is -192 graden Celsius en kookt bij een temperatuur van -112 graden Celsius.
Over de oplosbaarheid gesproken, het is (enigszins) oplosbaar in water, maar is beter oplosbaar in inerte (niet-polaire) oplosmiddelen zoals die van tetrachloorkoolstof. Het wordt beschouwd als een zeer krachtig oxidatiemiddel en veel krachtiger in vergelijking met zuurstof. Het is niet stabiel bij hogere concentraties en daarom vervalt het tot zuurstof (diatomisch). Wij weet dat hoe belangrijk is ozon voor ons, omdat het de aarde beschermt tegen schadelijke uv-straling.
Cl2 (chloride) atomen
De structuur heeft twee chlooratomen in de structuur die een covalente binding vormen. De covalente binding kan worden verklaard met behulp van lewis dot structuur concept.
De valentie-elektronen in het chlooratoom zijn 7, aangezien er 2 chlooratomen zijn, zullen de totale chloorvalentie-elektronen 7 × 2 = 14 elektronen zijn. Eén elektronenpaar wordt gedeeld tussen twee chlooratomen en op deze manier wordt aan de valentie van beide chlooratomen voldaan. Meestal bestaat chloor in de vorm van gas. Het waargenomen smeltpunt is -101.5 graden Celsius en kookt bij een temperatuur Er is waargenomen dat het kookt bij een temperatuur van ongeveer -34.04 graden Celsius. De dichtheid is 3.2 g/L. De oxidatietoestanden van chloor zijn -1, +1, +2, +4, +6 enzovoort.
Er zijn twee stabiele isotopen van chloor die worden geproduceerd in het proces van zuurstof- en siliciumverbranding. Chloor, dat zeer reactief is, komt niet voor als vrij element, maar komt voor als zouten van chloride. Er is waargenomen dat chloorgas behoorlijk giftig is en zeer gevaarlijk kan zijn voor huid en ogen. Omdat het een zeer krachtig oxidatiemiddel is, kan het reageren met materialen die ontvlambaar zijn. Voor sommige toepassingen van chloor wordt het gebruikt in het desinfectieproces van water en is het ook een actief bestanddeel in waterbehandeling op riool- en industrieel niveau.
O2 (zuurstof)atomen
De structuur van zuurstof heeft twee zuurstofatomen die zijn geassocieerd door covalente binding. We kunnen binding in het molecuul verklaren door: lewis dot structuur concept.
De valentie-elektronen in het zuurstofatoom zijn 6 en aangezien er twee zuurstofatomen zijn, zullen de totale valentie-elektronen 2 × 6 = 12 elektronen zijn. Twee elektronenparen worden gedeeld tussen de twee zuurstofatomen die een dubbele binding vormen en zo elkaars valentie bevredigen. Zuurstof behoort tot de groep chalcogenen (in het periodiek systeem), hoewel het een niet-metaal is, is het zeer reactief en werkt het als een krachtig oxidatiemiddel. Qua uiterlijk bestaat het als een lichtblauw gekleurd gas en soms ook vloeibaar en vast.
Het waargenomen smeltpunt is -218 graden Celsius en kookt bij een temperatuur van -182 graden Celsius. De dichtheid is 1.429 g/L. De oxidatietoestanden die het vertoont omvatten -2, -1, 0, +1, +2. Het heeft een kubische kristalstructuur en is paramagnetisch van aard. Het lost op in water en ook meer in zoet water dan in zeewater. Zuurstof is in overvloed aanwezig op het aardoppervlak. Wat zijn toepassingen betreft, kunnen we ons zelfs een leven zonder zuurstof voorstellen? Nee, het is erg belangrijk voor het menselijk leven.
N2 (Stikstof)atomen
In de structuur Er zijn 2 stikstofatomen die binden door covalente binding. Ook hier kunnen we gebruik van maken lewis dot structuur covalente binding in stikstof verklaren.
De valentie-elektronen zijn meestal 3. Aangezien er 2 stikstofatomen zijn, omvat de totale valentie-elektronen in stikstof 2 × 3 = 6 elektronen. Drie elektronenparen worden gedeeld tussen de twee stikstofatomen en vormen een drievoudige binding tussen hen. Qua uiterlijk is het een gas (kleurloos) en komt het soms ook voor als vloeibaar en vast. De oxidatietoestanden die het vertoont, omvatten -3, -2, -1, 0, +1, +3 die vrij veel vormen zure oxiden. Het vertoont een hexagonale kristalstructuur.
Stikstof is een zeer belangrijke verbinding omdat het wordt gebruikt om veel belangrijke chemicaliën in de industrie te bereiden (bijv. ammoniak). Er bestaan twee stabiele isotopen van stikstof. Over de productie van stikstof gesproken, het wordt geproduceerd door het proces van gefractioneerde destillatie van de vloeibare lucht. Rekening houdend met de toepassingen van stikstof wordt ot gebruikt bij het maken van explosieven, kleurstoffen, nylon.
HCl (zoutzuur) atomen
De structuur heeft één waterstofatoom en één chlooratoom die verbonden zijn door een covalente binding. We kunnen bonding hier uitleggen door: lewis dot structuur concept.
De valentie-elektronen in het waterstofatoom zijn en in chloor is 7. Dus de totale valentie-elektronen in het molecuul zullen 1+7=8 elektronen zijn. Elk van de zeven elektronen wordt gebruikt om een binding met waterstof te vormen. Dus één elektronenpaar wordt gedeeld tussen het waterstof- en chlooratoom en vormt zo een enkele binding. Qua uiterlijk bestaat het als een kleurloze vloeistof en heeft het een enigszins doordringende geur.
De parameters zoals smeltpunt, kookpunt, dichtheid, pH zijn afhankelijk van de concentratie van zoutzuur. Voor de toepassingen van HCl wordt het gebruikt als beitsmiddel in staal om er roest van te verwijderen. In oplossingen wordt het gebruikt als pH-regelend middel. Het wordt gebruikt als regenererend middel in ionenuitwisselingsharsen. Ook is het een zeer belangrijk reagens in een laboratorium.
H2 (waterstof)atoom
In de structuur zijn er twee waterstofatomen die zijn gebonden door covalente binding. De valentie-elektronen in waterstof zijn één en aangezien er twee waterstofatomen zijn, zullen de totale valentie-elektronen twee zijn.
Eén elektronenpaar zal worden gedeeld tussen de twee waterstofatomen, waardoor de valentie van beide atomen wordt bevredigd. De resulterende binding is een enkele binding. Het vertoont een hexagonale kristalstructuur en de oxidatietoestanden die het vertoont omvatten -1 en +1. De energie van de elektronen op het energieniveau van de grondtoestand is ongeveer -13.6 eV.
Waterstof blijkt onder standaardomstandigheden niet erg reactief te zijn, maar kan verbindingen vormen met verschillende elementen en is ook oplosbaar in verschillende zeldzame aardmetalen. metalen en transitie metalen.
CO2 (kooldioxide) atomen
In de structuur Er zijn twee zuurstofatomen en één koolstofatoom die covalent gebonden zijn.
De valentie-elektronen in het zuurstofatoom zijn 6 (aangezien er twee zuurstofatomen zijn, zijn de totale valentie-elektronen van zuurstof 2 × 6 = 12 elektronen) en in koolstofatoom 4. De totale valentie-elektronen in het molecuul zullen 16 elektronen zijn. Twee elektronenparen worden gedeeld tussen de centrale koolstof en elk van de twee zuurstofatomen die aan de zijkant aanwezig zijn. De gevormde resulterende binding zal een dubbele binding zijn.
Op deze manier wordt aan de valentie van alle atomen voldaan. Qua uiterlijk is het een gas (kleurloos). De waargenomen dichtheid is ongeveer 1.977 kg/m3 bij een temperatuur van rond de nul graden Celsius. Het wordt gezien als oplosbaar in H2O. Over zijn geur gesproken, het heeft geen geur bij lagere temperaturen, maar bij hogere temperaturen vertoont het een zure geur.
Veelgestelde vragen
1) Welk van de bovenstaande gassen wordt gebruikt als brandstof in raketten?
Ans Waterstof wordt gebruikt als brandstof in raketten. En tegenwoordig is groene waterstof een trend omdat het het milieu niet vervuilt.
2) Van welke van de bovenstaande verbindingen zijn de parameters zoals smeltpunt, kookpunt, dichtheid, pH afhankelijk van de concentratie?
Ans Zoutzuur
Dit is Sania Jakati uit Goa. Ik ben een aspirant-chemicus die mijn postdoctorale opleiding organische chemie nastreeft. Ik geloof dat onderwijs het sleutelelement is dat je zowel mentaal als fysiek tot een geweldig mens vormt. Ik ben blij lid te zijn van een sprankelende tak van de chemie en zal mijn best doen om van mijn kant alles bij te dragen wat ik kan. Lambdageeks is het beste platform waar ik tegelijkertijd kennis kan delen en opdoen.