阿非极性共价键是一种类型的化学键,其中该具有类似电负共用电子的两个原子以形成分子。
这种键存在于许多具有不同特性的化合物中,存在于形成气态物种(N 2)的两个氮原子之间,以及将甲烷气体分子结合在一起的碳原子和氢原子之间。 (CH 4)。
甲烷的非极性共价键。通过CNX OpenStax,通过Wikimedia Commons
化学元素所具有的性质称为电负性,是指这些原子种类相互吸引电子密度的能力的大小。
非极性共价键的极性在原子的电负性方面的差异小于0.4(如鲍林标度所示)。如果大于0.4且小于1.7,则为极性共价键,而大于1.7,则为离子键。
应该注意的是,原子的电负性仅描述与化学键有关的原子,即它们是分子的一部分时。
非极性共价键的一般特征
术语“非极性”表示不显示任何极性的分子或键。当分子是非极性分子时,它可能意味着两件事:
-其原子不通过极性键连接。
-它确实具有极性键,但是它们以对称的方式取向,使得每个键都抵消了另一个的偶极矩。
来自Wikimedia Commons的Jacek FH
同样,无论是液相,气相还是固相,都有许多物质的分子在化合物的结构中保持连接在一起。
发生这种情况时,很大程度上是由于发生化学反应的温度和压力条件之外,还有所谓的范德华力或相互作用。
这些类型的相互作用(也发生在极性分子中)是由于亚原子粒子(主要是电子在分子之间移动)的移动而发生的。
由于这种现象,电子可以瞬间在化学物种的一端积聚,集中在分子的特定区域并赋予其部分电荷,产生某些偶极子并使分子彼此保持非常接近的状态。在彼此。
极性和对称性
但是,在通过非极性共价键连接的化合物中不会形成这种小偶极子,因为它们的电负性之间的差异实际上为零或完全为零。
在分子或键由两个相等的原子组成的情况下,也就是说,当它们的电负性相同时,它们之间的差为零。
从这个意义上讲,当构成键的两个原子之间的电负性差异小于0.5时,键被分类为非极性共价键。
相反,当该减法得到的值在0.5到1.9之间时,它被表征为极性共价。而当该差异导致大于1.9的数字时,则可以肯定将其视为极性的键或化合物。
因此,这种类型的共价键的形成是由于两个原子之间电子的共享,从而平均地放弃了它们的电子密度。
因此,除了这种相互作用所涉及的原子的性质之外,通过这种类型的键连接的分子种类还趋于非常对称,因此,这些键通常非常牢固。
非极性共价键如何形成?
通常,当一对原子参与电子对的共享时,或者当两个原子种类之间的电子密度分布均等时,就会产生共价键。
Lewis模型将这些结合描述为具有双重目的的相互作用:两个电子在所涉及的原子对之间共享,并同时填充它们各自的最外层能级(价壳),并赋予它们更大的稳定性。
由于这种类型的键是基于组成该键的原子之间的电负性差异,因此重要的是要知道,具有最高电负性(或更负电性)的元素是最能彼此吸引电子的元素。
该性质具有在元素周期表中沿左右方向和沿上升方向(自下而上)增加的趋势,因此被认为是元素周期表中最小负电性的元素是((约0.7)。 ),而电负性最高的是氟(约4.0)。
这些键更常见地出现在属于非金属的两个原子之间或非金属与准金属性质的原子之间。
订购和能源
从更内部的角度来看,就能量相互作用而言,可以说一对原子相互吸引并形成键,如果该过程导致系统能量降低。
同样,当给定条件有利于相互作用的原子相互吸引时,它们会更靠近,即产生或形成键的时间。只要这种方法和随后的结合涉及一种结构,该结构的能量比分离原子的初始排列要少。
八位位组法则描述了原子种类结合形成分子的方式,八位位法则由美国出生的物理化学家吉尔伯特·牛顿·刘易斯提出。
这个著名的规则主要指出,除氢以外的原子都有一个键合趋势,直到它的化合价壳中被八个电子包围为止。
这意味着当每个原子缺乏足够的电子来填充其八位位组时(即它们共享电子时),就会产生共价键。
为了在CO2结构中实现稳定性,要求碳原子与每个氧原子形成两个双键,从而满足八位位组法则。
该规则有其例外情况,但总的来说,它取决于链接中涉及的元素的性质。
形成非极性共价键的元素类型
当形成非极性共价键时,相同元素或不同元素的两个原子可以通过共享来自其最外层能级的电子来结合,这些电子是可用于形成键的原子。
当发生这种化学结合时,每个原子趋于获得最稳定的电子构型,该构型与稀有气体相对应。因此,每个原子通常“寻求”以获取周期表上最接近的稀有气体构型,其电子数量少于或少于其原始构型。
因此,当同一元素的两个原子连接形成一个非极性共价键时,这是因为这种结合使它们的能量更低,因此结构更稳定。
这种类型的最简单的例子是氢气(H 2),但其他例子是氧气(O 2)和氮气(N 2)。
两个相同的氢原子,其中一对电子以相同的方式吸引,这导致键中没有极性。
不同原子的非极性共价键
也可以在两个非金属元素或准金属和非金属元素之间形成非极性键。
在第一种情况下,非金属元素由属于元素周期表选择组的元素组成,其中包括卤素(碘,溴,氯,氟),稀有气体(rad,氙、,) ,氩气,氖气,氦气)和一些其他元素,例如硫,磷,氮,氧,碳等。
其中一个例子是碳原子和氢原子的结合,这是大多数有机化合物的基础。
在第二种情况下,准金属是那些在非金属和周期表中属于金属的物种之间具有中间特性的金属。其中包括:锗,硼,锑,碲,硅等。
例子
可以说共价键有两种。尽管在实践中它们之间没有任何区别,但它们是:
-当相同的原子形成键时。
-当两个不同的原子聚在一起形成一个分子时。
在相同原子之间
对于在两个相同原子之间发生的非极性共价键而言,每个电负性并不重要,因为它们将始终完全相同,因此电负性的差异将始终为零。
气态分子例如氢,氧,氮,氟,氯,溴,碘就是这种情况。
两个相同氧原子的非极性共价键。
在不同原子之间
相反,当它们是不同原子之间的结合时,必须考虑其电负性以将其分类为非极性。
甲烷分子就是这种情况,其中由于对称性,抵消了每个碳氢键中形成的偶极矩。这意味着缺乏电荷分离,因此它们无法与极性分子(例如水)相互作用,从而使这些分子和其他极性烃具有疏水性。
其他非极性分子是:四氯化碳(CCl 4),戊烷(C 5 H 12),乙烯(C 2 H 4),二氧化碳(CO 2),苯(C 6 H 6)和甲苯(C 7 H 8)。
二氧化碳的非极性共价键。
参考文献
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