Πόλωση ομοιοπολικών δεσμών

Τι είναι ο ομοιοπολικός δεσμός;

Ένας τύπος χημικού δεσμού που σχηματίζεται από την κοινή χρήση ηλεκτρονίων μεταξύ δύο ή περισσότερων ατόμων ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ δύο όμοιων στοιχείων, είτε μεταλλικών είτε μη μετάλλων είτε μεταξύ μη μετάλλων. Ένα ηλεκτρόνιο από το εξωτερικό περίβλημα ενός ατόμου δεν μπορεί να ανταλλάσσεται μεταξύ δύο ατόμων με μικρότερη διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα. Το πιο εξωτερικό τροχιακό από αυτά τα στοιχεία είναι γεμάτο και απαιτούν μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια για να γεμίσουν την οκτάδα και να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς.

Ας πάρουμε ένα παράδειγμα ενός μορίου χλωρίου Cl2:-

Κατά τον σχηματισμό των μορίων Cl2, τα δύο άτομα χλωρίου μοιράζονται ηλεκτρόνια μεταξύ τους, όπου κάθε άτομο συνεισφέρει ένα ηλεκτρόνιο στο κοινό ζεύγος. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του ατόμου χλωρίου είναι [Ne]3s2 3p5, το οποίο έχει ένα ηλεκτρόνιο μικρότερο από τη διαμόρφωση αργού.

Τύποι ομοιοπολικού δεσμού

Υπάρχουν τρεις τύποι ομοιοπολικών δεσμών με βάση τον αριθμό των δεσμών που σχηματίζονται ή τα ηλεκτρόνια που μοιράζονται μεταξύ δύο ή περισσότερων στοιχείων:-

Μονόδεσμο

Σε έναν απλό ομοιοπολικό δεσμό, ένα ζεύγος (2 ηλεκτρόνια) συμμετέχει στο σχηματισμό ενός δεσμού. Αυτός ο δεσμός σχηματίζεται για να ολοκληρώσει την οκτάδα και να επιτύχει μια σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση. Τα μη μέταλλα ή τα αμέταλλα και τα μεταλλοειδή οδήγησαν στο σχηματισμό διπλού δεσμού.

Μερικά από τα χαρακτηριστικά των απλών δεσμών είναι το μεγάλο μήκος δεσμού και η ασθενής αντοχή δεσμού. Αυτό το χαρακτηριστικό τα καθιστά λιγότερο αντιδραστικά και ως εκ τούτου εξαιρετικά σταθερά. Μια μεμονωμένη παύλα [-] αντιπροσωπεύει έναν μονό δεσμό.

Διπλό Ομόλογο

Σε έναν διπλό ομοιοπολικό δεσμό 2 ζεύγη (4 ηλεκτρόνια) συμμετέχουν στο σχηματισμό ενός δεσμού. Ο δεσμός σχηματίζεται για να ολοκληρώσει το ηλεκτρόνιο σθένους και να γίνει σταθερός. Τα μη μέταλλα ή τα αμέταλλα και τα μεταλλοειδή οδήγησαν στο σχηματισμό διπλού δεσμού.

Οι διπλοί ομοιοπολικοί δεσμοί είναι ασταθείς λόγω του μεγάλου μήκους δεσμού τους και της υψηλής αντοχής τους παρά τη μέτρια αντιδραστικότητα τους. Η διπλή παύλα ( =) τις αναπαριστά γραφικά.

Τριπλός δεσμός

Σε έναν τριπλό ομοιοπολικό δεσμό 3 ζεύγη (6 ηλεκτρόνια)  συμμετέχουν στο σχηματισμό ενός δεσμού. Ο δεσμός σχηματίζεται για να ολοκληρώσει την οκτάδα και να γίνει σταθερός. Τα μη μέταλλα, τα μη μέταλλα και τα μεταλλοειδή οδηγούν στο σχηματισμό τριπλού δεσμού.

Ως αποτέλεσμα του τριπλού ομοιοπολικού δεσμού, το μήκος του δεσμού είναι μικρό και έχει υψηλή αντοχή δεσμού. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς τους, οι τριπλές παύλες (  ≡  ) αντιπροσωπεύουν τριπλούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Πόλωση ομοιοπολικού δεσμού

Οι ομοιοπολικοί δεσμοί ταξινομούνται σε δύο τύπους με βάση την πολικότητα

• Πολικός ομοιοπολικός δεσμός 
• Μη πολικός ομοιοπολικός δεσμός

Πολικός ομοιοπολικός δεσμός

Ο δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ δύο μη μεταλλικών ατόμων με διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ 0,4 και 1,7 οδηγεί σε πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Για παράδειγμα, σε ένα μόριο νερού, σχηματίζονται δύο πολικοί ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ οξυγόνου και υδρογόνου. Τα ηλεκτρόνια των υδρογόνων στο μόριο του νερού H2O παραμένουν πιο κοντά στο ηλεκτραρνητικό οξυγόνο περισσότερο από ό,τι στο μόριο του νερού H2O.

Μη πολικός ομοιοπολικός δεσμός

Ο δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ ατόμων με ίση ηλεκτραρνητικότητα και ατόμων με διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μικρότερη από 0,4 οδηγεί στο σχηματισμό ενός μη πολικού ομοιοπολικού δεσμού. Ίσα μερίδια κατανομής ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων σε μη πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς.

Για παράδειγμα- Στην περίπτωση του μορίου χλωρίου Cl2, τα ζεύγη ηλεκτρονίων που δημιουργούνται μεταξύ δύο ατόμων χλωρίου ίσης ηλεκτραρνητικότητας σχηματίζουν έναν μη πολικό ομοιοπολικό δεσμό.

Ιδιότητες ομοιοπολικών δεσμών 

Στους ομοιοπολικούς δεσμούς, περισσότερα από ένα ζεύγη ηλεκτρονίων μπορούν να μοιράζονται μεταξύ των ατόμων εάν ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων δεν είναι αρκετό για να ικανοποιήσει το σθένος ενός ατόμου. Μερικές σημαντικές ιδιότητες των ομοιοπολικών δεσμών είναι οι εξής:

• Όταν συνδυάζονται αμέταλλα όπως το υδρογόνο ή το οξυγόνο, οδηγεί στο σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ των δύο.
• Δεν σχηματίζονται νέα ηλεκτρόνια σε ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτός ο δεσμός τα ζευγαρώνει μόνο.
• Οι απλοί, διπλοί ή τριπλοί δεσμοί περιλαμβάνονται στους ομοιοπολικούς δεσμούς όπου μοιράζονται 2, 4 ή 6 ηλεκτρόνια.
• Τα άτομα στον ομοιοπολικό δεσμό έχουν πολύ ισχυρούς χημικούς δεσμούς. Υπάρχει κατά μέσο όρο 80 kcal ανά mole σε ομοιοπολικούς δεσμούς (kcal/mol).
• Μόλις σχηματιστούν οι ομοιοπολικοί δεσμοί, είναι πολύ δύσκολο να σπάσουν.
• Οι περισσότερες ενώσεις που περιέχουν το σημείο τήξης και το σημείο βρασμού ομοιοπολικών δεσμών είναι πολύ χαμηλά.
• Συνήθως σχετίζεται με χαμηλότερες ενθαλπίες σύντηξης και εξάτμισης για ενώσεις με ομοιοπολικούς δεσμούς.
• Ως αποτέλεσμα της έλλειψης ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ενώσεις με ομοιοπολικούς δεσμούς, δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.
• Οι ομοιοπολικές ενώσεις είναι αδιάλυτες στο νερό.

Συμπέρασμα

Στην προσρόφηση βαρέων μετάλλων, ο ομοιοπολικός δεσμός προκαλείται από την πόλωση και οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις και οι δυνάμεις ομοιοπολικού δεσμού συνεργάζονται. Είναι δυνατός ο ποσοτικός διαχωρισμός μεταξύ αυτών των δυνάμεων. Η ενέργεια ομοιοπολικού δεσμού που προκαλείται από την πόλωση είναι μικρότερη από αυτή ενός κλασικού. Ο έλεγχος και η προσαρμογή είναι δυνατοί στην ενέργεια ομοιοπολικού δεσμού.