Den kovalente binding, der forbinder to hydrogenatomer

Billede:pinkomelet/iStock/GettyImages

I et brintmolekyle (H2) er to hydrogenatomer forbundet med en klassisk kovalent binding. Hvert brintatom indeholder en enkelt proton og en enkelt elektron, og dens yderste skal kan rumme to elektroner. Fordi atomerne er identiske, kan ingen af ​​dem donere sin enlige elektron til den anden; i stedet deler de de to elektroner, hvilket skaber en stabil, ikke-ionisk binding.

TL;DR

Hydrogengas består af H₂-molekyler, hvor de to brintatomer deler elektroner i en kovalent binding. Hydrogen danner også kovalente bindinger i vand (H2O) og i kulbrinter. I vand kan de kovalent bundne hydrogener etablere svagere, intermolekylære hydrogenbindinger, som giver vandet dets unikke fysiske egenskaber.

Kovalente bindinger i vand

Hydrogenatomerne i H2O deler hver et par elektroner med oxygenatomet, som har seks valenselektroner og en skal, der kan rumme otte. Denne deling fuldender oxygens oktet og skaber de O-H kovalente bindinger, der definerer vandmolekylet.

Ud over de kovalente bindinger interagerer vandmolekyler via dipol-dipol hydrogenbindinger. Molekylets polaritet - negativ på iltenden og positiv på hydrogenenden - gør det muligt for et vands ilt at tiltrække brinten fra et nabomolekyle. Disse intermolekylære kræfter, selvom de er svagere end kovalente bindinger, giver vand høj overfladespænding og et relativt højt kogepunkt for dets molekylvægt.

Kulstof-hydrogen kovalente bindinger

Carbons ydre skal indeholder fire valenselektroner og kan rumme otte. I metan (CH4) deler kulstof én elektron med hver af fire hydrogenatomer, fylder dens skal og danner fire stabile kovalente bindinger. Dette enkle arrangement eksemplificerer carbons alsidighed, da det kan danne en lang række organiske molekyler ved at kombinere med andre carbonatomer og heteroatomer.

Kovalente bindinger i kulstofkæder

Når carbonatomer danner færre end fire C-H-bindinger, deles de resterende valenselektroner mellem carboner. For eksempel:

• Etan (C₂H6) :To carbonatomer binder hver til tre hydrogenatomer og deler en enkelt C-C-binding.
• Ethylen (C₂H₄) :To carbonatomer binder hver til to hydrogenatomer og deler en dobbelt C=C-binding.
• Acetylen (C₂H₂) :To carbonatomer binder hver til en brint og deler en tredobbelt C≡C-binding.

Forlængelse af disse kæder giver længere carbonhydrider, såsom propan (C₃H₈), hvor en lineær sekvens af tre carbonatomer er forbundet med enkeltbindinger, hvor hvert carbon også er bundet til det passende antal hydrogenatomer. Dette mønster understøtter den enorme mangfoldighed af organisk kemi.