Mikä on kovalenttinen sidos?
Kovalenttinen sidos, johon viitataan myös nimellä molekyylisidos, on kemiallinen sidos, johon liittyy elektroniparien jakaminen atomien välillä. Näitä elektronipareja kutsutaan jaetuiksi pareiksi tai sidospareiksi, ja atomien välistä veto- ja hylkivien voimien vakaata tasapainoa, kun ne jakavat elektronit, kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi.
Kovalenttisia sidoksia esiintyy useimmiten epämetallien välillä tai kahden saman (tai samankaltaisen) alkuaineen välillä. Kaksi atomia, joilla on samanlainen elektronegatiivisuus, eivät vaihda elektronia uloimmalta kuoreltaan; sen sijaan atomit jakavat elektroneja niin, että niiden valenssielektronikuori täyttyy.
Organisessa kemiassa kovalenttiset sidokset ovat paljon yleisempiä kuin ionisidokset. Kovalenttinen sidos muodostuu, kun sidoksissa olevilla atomeilla on alhaisempi kokonaisenergia kuin kaukana toisistaan olevilla atomeilla. Monissa molekyyleissä elektronien jakaminen mahdollistaa sen, että kullakin atomilla on täysi ulkokuori, joka vastaa vakaata elektronikonfiguraatiota.
Hyvä esimerkki kovalenttisen sidoksen esiintymisestä on vesimolekyylin (H2O) hapen ja vedyn välillä. Jokaisessa kovalenttisessa sidoksessa on kaksi elektronia, yksi vetyatomista ja yksi happiatomista. Molemmat atomit jakavat elektronit.
Esimerkkejä kovalenttisia sidoksia sisältävistä yhdisteistä ovat:
- Metaani (CH4)
- Hiilimonoksidi (CO)
- Jodimonobromidi (IBr)
- Ammoniakki (NH3)
- Vety (H2)
- Typpi (N2)
Elektronien yhteiskäytön vuoksi, kovalenttisilla yhdisteillä on tyypillisiä fysikaalisia ominaisuuksia, joihin kuuluvat alhaisemmat sulamispisteet ja sähkönjohtavuus verrattuna ionisiin yhdisteisiin.
Mitä sinun tarvitsee tietää kovalenttisista sidoksista
- Kovalenttisessa sidoksessa elektronit jaetaan tasan atomien kesken.
- Kovalenttiset sidokset muodostuvat kahden epämetallin välille.
- Kovalenttisten sidosten muodostamilla molekyyleillä on matala sulamispiste.
- Kovalenttisten sidosten muodostamilla molekyyleillä on matala kiehumispiste.
- Huoneenlämpötilassa ja normaalissa ilmanpaineessa kovalenttisesti sitoutuneet molekyylit ovat joko nesteitä tai kaasuja.
- Kovalenttisia sidoksia on helpompi rikkoa.
- Kovalenttisten sidosten reaktiokomponentit ovatsähköisesti neutraaleja.
- Kovalenttisten sidosten yhdisteet eivät liukene veteenja muihin polaarisiin liuottimiin.
- Kovalenttisten sidosten yhdisteet ovat huonoja johtimia.
- Kovalenttisesti sidottujen atomien molekyylireaktiotovat verrattain hitaita.
- Kovalenttisen sidoksen elektroniorbitaalit ovat päällekkäisiä.
Mitä ovat ionisidokset?
Ionisidoksia syntyy, kun kahden atomin välillä on suuri elektronegatiivisuusero. Tämä suuri ero johtaa elektronin menetykseen vähemmän elektronegatiiviselta atomilta ja elektronin saamiseen enemmän elektronegatiiviselta atomilta, jolloin syntyy kaksi ionia. Nämä vastakkaisesti varautuneet ionit tuntevat vetovoimaa toisiaan kohtaan, ja tämä sähköstaattinen vetovoima muodostaa ionisidoksen.
Yksinkertaisemmin sanottuna ionisidos syntyy, kun elektroneja siirretään metallista epämetalliin, jotta molemmille atomeille saadaan täysi valenssikuori, esim. natriumkloridin muodostuminen. Kun natrium (Na) ja kloori (Cl) yhdistyvät, natriumatomit menettävät elektronin muodostaen kationeja (Na+) ja klooriatomit saavat kumpikin elektronin muodostaen anioneja (Cl-). Nämä ionit vetävät toisiaan puoleensa samassa suhteessa (suhde 1:1) muodostaen natriumkloridia (NaCl).
Ionisidoksessa metalli menettää elektroneja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi kationiksi, kun taas epämetalli ottaa elektronit vastaan ja muuttuu negatiivisesti varautuneeksi anioniksi. Tätä elektronien siirtymistä kutsutaan elektrovalenssiksi.
Ioniset yhdisteet johtavat sähköä vesiliuoksessa tai sulassa tilassa, mutta eivät kiinteässä tilassa. Ionisilla yhdisteillä on korkea sulamispiste riippuen niiden varauksesta. Mitä suurempi varaus, sitä voimakkaammat koheesiovoimat ja sitä korkeampi sulamispiste. Vielä tärkeämpää on, että niillä on taipumus liueta veteen, ja mitä voimakkaammat koheesiovoimat, sitä alhaisempi liukoisuus.
Esimerkki ionisidoksista ja yhdisteistä
Mitä sinun tarvitsee tietää ionisidoksista
- Ionisidos luovuttaa olennaisesti elektronin toiselle sidokseen osallistuvalle atomille.
- Ionisidokset muodostuvat metallin ja ei-metallin välille.
- Ionisidosten muodostamilla molekyyleillä on korkea sulamispiste.
- Ionisidosten muodostamilla molekyyleillä on korkea kiehumispiste.
- Huoneenlämmössä ja normaalissa ilmanpaineessa ioniset yhdisteet ovat kiinteitä aineita.
- Ionisidoksia on vaikea rikkoa.
- Ionisidosten reaktiokomponentit ovatelektrisesti varautuneita.
- Ionisidosyhdisteet liukenevat veteen ja muihin polaarisiin liuottimiin.
- Ionisidosyhdisteet ovat vain huonoja johtimia kiinteässä tilassa, mutta sulassa tilassa tai liuoksessa ne ovat hyviä johtimia.
- Ionisidoksessa sitoutuneiden atomien reaktio onverrattain nopeampi.
- Elektroniorbitaalit ionisidoksissa ovat erillisiä.
Lue myös:
Ionisten ja kovalenttisten sidosten välinen ero taulukkomuodossa
| VERTAILUN PERUSTEET. | KOVALENTTINEN SIDOS | IONINEN SIDOS |
| Elektronit | Kovalenttisessa sidoksessa elektronit jaetaan tasan atomien kesken. | Ionisidoksessa elektroni luovutetaan olennaisesti toiselle sidokseen osallistuvalle atomille. |
| Esiintyminen | Kovalenttinen sidos muodostuu kahden epämetallin välille. | Ionisidokset muodostuvat metallin ja epämetallin välille. |
| Sulamispiste | Kovalenttisten sidosten muodostamilla molekyyleillä on alhainen sulamispiste. | Ionisidosten muodostamilla molekyyleillä on korkea sulamispiste. |
| Kiehumispiste | Kovalenttisten sidosten muodostamilla molekyyleillä on alhainen kiehumispiste. | Ionisidosten muodostamilla molekyyleillä on korkea kiehumispiste. |
| Olotila STP:ssä | Huoneenlämmössä ja normaalissa ilmanpaineessa kovalenttisesti sidoksissa olevat molekyylit ovat joko nesteitä tai kaasuja. | Huoneenlämmössä ja normaalissa ilmanpaineessa ioniset yhdisteet ovat kiinteitä aineita. |
| Rikkoutuminen | Kovalenttiset sidokset on helpompi rikkoa. | Ionisia sidoksia on vaikea rikkoa. |
| Sähkövaraus | Kovalenttisten sidosten reaktiokomponentit ovat sähköisesti neutraaleja. | Ionisidosten reaktiokomponentit ovat sähköisesti varautuneita. |
| Liukoisuus | Kovalenttisten sidosten yhdisteet ovat liukenemattomia veteen ja muihin poolisiin liuottimiin. | Ionisidoksiset yhdisteet liukenevat veteen ja muihin polaarisiin liuottimiin. |
| Sähkönjohtavuus | Kovalenttisidoksen yhdisteet ovat huonoja johtimia. | Ionisidoksiset yhdisteet ovat vain huonoja johtimia kiinteässä tilassa, mutta ne ovat hyviä johtimia sulassa tilassa tai liuoksena. |
| Reaktiivisuus | Kovalenttisesti sidottujen atomien molekyylireaktiot ovat verraten hitaita. | Ionisidoksisten atomien reaktiot ovat verrattain nopeampia. |
| Elektroniorbitaalit | Kovalenttisen sidoksen elektroniorbitaalit limittyvät. | Ionisidosten elektroniorbitaalit ovat erillään. |
Kovalenttisen ja ionisen sidoksen yhtäläisyydet
- Ne ovat molemmat primaarisia sidoksia.
- Valenssielektronit ovat mukana molemmissa sidosprosesseissa.
- Kummatkin sidostyypit johtavat stabiilien kemiallisten yhdisteiden muodostumiseen
- Kovalenttisten ja ionisten sidosten muodostuminen oneksotermistä
- Yhdisteet, joissa on sekä kovalenttisia että ionisia yhdisteitä, eivät ole muokattavissa.
- Kummatkin sidokset johtavat monimutkaisten rakenteiden muodostumiseen
- Ne ovat molemmat vahvoja sidoksia.