4.3 Kovalentna vez

Kovalentna vez nastane med atomi nekovin.

• Vsak atom nekovine za tvorbo vezi prispeva po en zunanji elektron in tako nastane skupni ali vezni elektronski par. Vezni elektronski pari so skupni obema atomoma.
• Tisti pari elektronov, ki ne sodelujejo pri tvorbi vezi, so nevezni elektronski pari. Le-ti pomembno vplivajo na obliko molekule.
• V kovalentni vezi imamo lahko en, dva ali tri skupne elektronske pare, ki pripadajo obema atomoma, zato poznamo enojno kovalentno vez, dvojno kovalento vez …

V spojinah s kovalentno vezjo so osnovni gradniki posamezne molekule. Te molekule so lahko različnih velikosti. Obliko molekule pa določa število veznih in neveznih elektronskih parov. Poznamo več različnih oblik molekul: linearna, kotna, trikotna, tetraedrična, piramidalna

Ločimo:
• nepolarno kovalentno vez in
• polarno kovalentno vez.

4.3.1 Nepolarna kovalentna vez

Nepolarna kovalentna vez nastane med istovrstnimi atomi nekovin. Vezni elektronski pari so enakomerno porazdeljeni med obe jedri, zato poimenovanje nepolarna kovalentna vez.

Primer: molekula vodika (H₂)

Ko se atoma vodika približujeta, začne pozitivno jedro enega atoma privlačiti elektron drugega atoma in obratno. Elektrona, ki pripadata vsak svojemu atomu vodika, tvorita skupni ali vezni elektronski par, ki atoma s kovalentno vezjo poveže v molekulo vodika.

Vezni elektronski par v molekuli vodika predstavlja enojno kovalentno vez, ki jo navadno označimo s črtico. Tak zapis imenujemo strukturna formula. V molekuli vodika je vezni elektronski par enakomerno porazdeljen med obe jedri. Takšno vez imenujemo nepolarna kovalentna vez. Vodik je torej nepolarna molekula. Oblika molekule je linearna.

Primer: molekula kisika (O₂)

Kisikov atom ima v zunanji lupini 6 elektronov. Vsak kisikov atom v vez prispeva dva elektrona, tako da si kisikova atoma delita dva skupna ali vezna elektronska para. Tvorita se dve kovalentni vezi.

Vez v tem primeru imenujemo dvojna kovalentna vez. Iz razporeditve zunanjih elektronov v molekuli kisika vidimo, da ima kisikov atom štiri zunanje elektrone, ki ne sodelujejo pri nastanku vezi. To so nevezni elektroni; molekula kisika ima štiri nevezne elektronske pare. Oblika molekule je linearna.

ALI VEŠ?
Dva nevezna elektrona tvorita nevezni elektronski par. Atom kisika ima dva nevezna elektronska para, molekula kisika pa štiri.

Primer: molekula dušika (N₂)

Dušikov atom ima v zunanji lupini 5 elektronov. Vsak dušikov atom prispeva tri elektrone, tako da si dušikova atoma delita tri skupne ali vezne elektronske pare. Tvorijo se tri kovalentne vezi.

Vez v tem primeru imenujemo trojna kovalentna vez. Molekula dušika ima tudi dva nevezna elektronska para. Oblika molekule je linearna.

ALI VEŠ?
Trojna vez je veliko močnejša kot dvojna oziroma enojna kovalentna vez.

4.3.2 Polarna kovalentna vez

Polarna kovalentna vez nastane med atomi različnih nekovin. Ko atom ene nekovine bolj pritegne vezni elektronski par kot atom druge nekovine, nastane polarna kovalentna vez. Naboj med atomoma ni enakomerno porazdeljen.

Primer: molekula vodikovega klorida (HCl)

Molekulo vodikovega klorida tvorita različna atoma, atom klora in atom vodika. Atom vodika ima en zunanji elektron. Atom klora ima 7 zunanjih elektronov. Da bi imel klorov atom zunanjo lupino zapolnjeno, potrebuje še en elektron. Klorov atom se z vodikovim atomom poveže tako, da v vez prispeva en elektron, drugega pa prispeva vodikov atom.

ALI VEŠ?
Atoma vodika in klora si elektrona delita tako, da se zdi, kot da ima atom vodika dva elektrona v zunanji lupini, atom klora pa osem elektronov v zunanji lupini.

Nastane skupni ali vezni elektronski par, ki atoma vodika in klora poveže v molekulo vodikovega klorida. Vezni elektronski par v molekuli vodikovega klorida predstavlja enojno kovalentno vez.

Atom klora bolj pritegne vezni elektronski par kot atom vodika, naboj ni enakomerno porazdeljen. Nastane negativni pol molekule na kloru in pozitivni pol molekule na vodiku, molekula ima torej dva pola in zato je vez med atomoma vodika in klora polarna kovalentna. Oblika molekule je linearna.

Primer: molekula amonijaka (NH₃)

Atom dušika ima v zunanji lupini 5 elektronov. Da bi imel zunanjo lupino polno, potrebuje še 3 elektrone. Vsak vodikov atom ima v zunanji lupini en elektron. Dušikov atom se poveže s tremi vodikovimi atomi tako, da v vsako vez prispeva en elektron, po en elektron pa prispevajo vodikovi atomi.

V molekuli amonijaka so zato tri enojne kovalentne vezi. Elektronski pari v molekuli amonijaka imajo enak naboj, zato težijo k temu, da bi se v prostoru razporedili tako, da bi bili med seboj čim bolj oddaljeni. Ker atom dušika bolj pritegne vezni elektronski par, so vezi med atomi dušika in vodika polarne. V molekuli električni naboj ni enakomerno porazdeljen, zato je molekula amonijaka polarna.

Primer: molekula vode (H₂O)

Atom kisika ima v zunanji lupini 6 elektronov. Da bi imel zunanjo lupino polno, potrebuje še 2 elektrona. Vsak vodikov atom ima v zunanji lupini en elektron. Kisikov atom se poveže z dvema vodikovima atomoma tako, da v vsako vez prispeva en elektron, po en elektron pa prispevata vodikova atoma.

V molekuli vode sta zato dve enojni kovalentni vezi. Nevezni elektronski pari se med seboj odbijajo in težijo k temu, da bi se v prostoru razporedili tako, da bi bili med seboj čim bolj oddaljeni. S tem povzročijo, da so si vezni elektronski pari v molekuli vode bliže, kar zmanjša kot med kovalentnima vezema v molekuli vode.

ALI VEŠ?
Elektronski pari se v molekuli vode med seboj odbijajo, največji odboj je med dvema neveznima elektronskima paroma in najmanjši med dvema veznima elektronskima paroma.

Primer: molekula metana (CH₄)

Atom ogljika ima v zunanji lupini 4 elektrone. Da bi imel zunanjo lupino polno, potrebuje še 4 elektrone. Vsak vodikov atom ima v zunanji lupini en elektron. Ogljikov atom se zato poveže s štirimi vodikovimi atomi, nastanejo štirje skupni ali vezni elektronski pari.

V molekuli metana nastanejo torej štiri enojne kovalentne vezi. Elektronski pari se odbijajo in težijo k temu, da bi se v prostoru razporedili tako, da bi bili med seboj čim bolj oddaljeni. Oblika molekule je tetraedrična. Atom ogljika le malo bolj pritegne vezni elektronski par kot atom vodika. Vezi med atomi ogljika in vodika so zato šibko polarne. Ker pa je porazdelitev naboja enakomerna, je molekula metana navzven nepolarna.

4.3.3 Kovalentni kristali (izbirna vsebina)

Kovalentni kristali so kristali, kjer so atomi med seboj povezani s kovalentno vezjo.

Diamant in grafit sta posebni obliki ogljika s kovalentno kristalno strukturo. Po lastnostih se grafit in diamant bistveno razlikujeta, razlog pa je v načinu povezovanja njunih delcev – atomov ogljika. Ogljikov atom ima v zunanji lupini 4 elektrone, zato lahko tvori štiri kovalentene vezi s sosednjimi ogljikovimi atomi

ALI VEŠ?
Velikost diamantov se meri v karatih. 1 karat je 200 mg. V nakitu so običajno diamanti manjši od 0,5 karata. Na vrednost diamanta poleg velikosti vpliva tudi čistost diamanta.

4.3 Kovalentna vez