Temat 5. Wiązanie kowalencyjne. Metoda wiązań walencyjnych.

TEMAT 5. Wiązanie kowalencyjne. Metoda wiązań walencyjnych.
Zadanie 1. Dla wodorosiarczanu sodu narysuj wzór strukturalny i wskaż rodzaje wiązań chemicznych w cząsteczce: jonowe, kowalencyjne, polarne, kowalencyjne niepolarne, koordynacyjne, metaliczne, wodorowe.
Rozwiązanie: NaHSO₄⁻

Wiązanie O – Na – jonowe
Wiązanie O – S – kowalencyjne polarne
Wiązanie O – H – kowalencyjne polarne

Zadanie 2. Narysuj wzór strukturalny azotynu amonu i wskaż rodzaje wiązań chemicznych w tej cząsteczce. Wskaż, które wiązania ulegają rozerwaniu podczas dysocjacji. Wyjaśnij, czym jest wiązanie wodorowe. Podaj przykłady jego wpływu na właściwości substancji.

N – H – wiązanie kowalencyjne polarne
Pomiędzy NH₄⁺ a NO₂⁻ — wiązanie jonowe
Wiązania wodorowe. Ten typ wiązania występuje w związkach, w których atom wodoru jest połączony z atomami o dużej elektroujemności (N, O, F). Powstające cząsteczki są silnie polarne, tworzy się dipol, w którym atom wodoru znajduje się po stronie dodatniej. Dipol ten może oddziaływać z wolną parą elektronową tlenu (a także azotu lub fluoru) należącą do innej lub tej samej cząsteczki. Takie oddziaływanie nazywa się wiązaniem wodorowym.

Wiązanie wodorowe może być:

• Międzycząsteczkowe, np. w wodzie (H₂O), amoniaku (NH₃), kwasie fluorowodorowym (HF)

• Wewnątrzcząsteczkowe, np. w białkach, 2-hydroksybenzaldehydzie

Na podstawie zmian mas cząsteczkowych w szeregach:
H₂O – H₂S – H₂Se – H₂Te
HF – HCl – HBr – HI
NH₃ – AsH₃ – SbH₃
temperatury wrzenia powinny się zwiększać, jednak dla wody (H₂O), amoniaku (NH₃) i HF obserwuje się anomalnie wysokie temperatury wrzenia. Tłumaczy się to obecnością wiązań wodorowych.

Najsilniejsze wiązanie wodorowe powinno występować w HF (ponieważ fluor jest najbardziej elektroujemny), jednak to woda wrze w wyższej temperaturze – ponieważ tworzy dwa wiązania wodorowe.

Zadanie 3. Wskaż rodzaje wiązań chemicznych w następujących cząsteczkach: CH₃Br, CaO, I₂, NH₄Cl. Jakie są podstawowe właściwości tych wiązań?
Rozwiązanie.
CH₃Br — wiązanie kowalencyjne. Wiązanie kowalencyjne powstaje między atomami o zbliżonej lub równej elektroujemności. Można je opisać jako elektrostatyczne przyciąganie jąder dwóch atomów do wspólnej pary elektronowej. W przeciwieństwie do związków jonowych, cząsteczki związków kowalencyjnych są utrzymywane razem przez słabsze siły międzycząsteczkowe. Charakteryzuje je nasycalność – zdolność tworzenia ograniczonej liczby wiązań.

Ponadto, orbitale atomowe są ukierunkowane w przestrzeni, więc nakładanie się chmur elektronowych następuje w określonym kierunku – co określa kierunkowość wiązania.

CaO – wiązanie jonowe. Atomy dążą do osiągnięcia trwałej konfiguracji oktetu, tracąc lub przyjmując elektrony. Atomy, które przyjmują elektrony, stają się anionami, a te, które tracą – kationami. Przy ich zetknięciu powstaje wiązanie jonowe. Tworzy się ono zwykle między atomami o dużej różnicy elektroujemności (więcej niż 2,1), a zatem często między metalami a niemetalami.

Związki jonowe mają podobne właściwości – tworzą grupy