پیوند کووالانسی

برای ایجاد یک پیوند کووالانسی ، دو اتم بایستی به نحوی قرار گیرند که اوربیتال یکی از آنها قادر به همپوشانی با اوربیتال اتم دیگر باشد . هر اوربیتال باید یک الکترون فرد داشته باشد. وقتی چنین شرایطی ایجاد شود دو اوربیتال اتمی یک اوربیتال پیوندی با دو الکترون تشکیل می دهند . دو الکترون با اسپین مخالف اوربیتال پیوندی را اشغال می کنند و به دور هر دو هسته اتمی در حال حرکت می باشند .

همپوشانی اوربیتالهای اتمی بدین معنی است که اوربیتالهای پیوندی قسمت اعظم همان فضائی را اشغال می نمایندکه به وسیله هر اوربیتال اتمی اشغال شده بود . لذا یک الکترون می تواند به میزان زیادی در محل اولیه خود که محل مناسبی نسبت به هسته اش می باشد باقی بماند و در همان زمان الکترون موضع مناسبی را نسبت به هسته دوم اشغال می نماید . این مورد برای الکترون دوم هم صادق است . اوربیتالهای پیوندی حاصل از همپوشانی اوربیتالهای s و همپوشانی محوری اوربیتالهایp  اوربیتالهای سیگما( ) را تشکیل می دهند که به پیوندهای( ) موسومند.همپوشانی جانبی اوربیتالهای p پیوند پای ( )حاصل می کنند.

ساده ترین مثال یک پیوند کووالانسی را با مولکول هیدروژن می توان مطرح کرد. هر اتم هیدروژن یک الکترون از اوربیتالs خود را برای پر کردن اوربیتال مولکولی باشتراک می گذارند. شکل اوربیتال مولکولی حاصل کروی نیست و بشکل یک سوسیس می باشد . همانطور که گفته شد پیوند فوق یک پیوند خیلی قوی است و لذا یک مولکول خیلی پایدار نتیجه می گردد.

یک جفت الکترون اشتراکی یک پیوند کووالانسی را به وجود می آورد که بطور ساده تر با یک خط نشان داده می شود.احتمال دارد که دو یا سه جفت الکترون بین دو اتم به اشتراک گذارده شده باشد که در این صورت پیوندهای حاصل دو گانه یا سه گانه خواهند بود در اغلب موارد جفت الکترونهای آزاد یا به اشتراک گذارده نشده موجود برروی اتم ها دارای اهمیت شیمیایی می باشند زیرا می توانند در واکنشهای شیمیایی شرکت کرده و پیوندهای جدیدی را به وجود آورند این جفت الکترونها می توانند تاثیر به سزایی درآرایش فضایی مولکولها داشته باشند الکترونهای آزاد معمولا با دو نقطه (..)نشان داده می شوند.

ساختارهای فوق را ساختار لوئیس یا الکترون نقطه می نامند شمای ساده لوئیس به کار برد قاعده هشت تایی کمک موثری نمود در ساختار لوئیس لازم نیست که موقیعت نسبی اتم ها یا جفت الکترون ها نشان داده شده اما اگر بتوان در این ساختار شکل فضایی نمونه را هم نشان داد مفید است . بررسی ساختارهایی که در مثالهای بالا نشان داده شده اند بیانگر آن است که قاعده هشت تایی رعایت شده است ساختار لوئیس مولکولهای باردار با ساختارلوئیس مولکولهای خنثی تفاوتی ندارد در این مورد مولکول را داخل کروشه گذاشت. در برخی موارد فقط یک ساختار لوئیس نمی تواند خواص یک مولکول یا یک یون را به خوبی نشان دهد در این گونه موارد ترکیبی از دو یا چند ساختار از پیوندهای والانس را می توان برای نمایش مولکول به کار برد در این صورت گفته میشود که مولکول یک هیبرید رزونانس از ساختارهای الکترونی است و این ساختارها را شکلهای رزونانس می گویند.در واقع فقط یک نوع مولکولNO2 –H3C  وجود دارد و نماد گذاری بالا بدین معنی است که این ماده مخلوطی از دو نوع ساختار الکترونی یک مولکول می باشد. پس رزونانس نشان می دهد که در مولکول NO2-H3C  به طور مساوی دارای بار منفی هستند و پیوندهای NبهO یکسان بوده و حد واسطی بین پیوند ساده و پیوند دو گانه هستند.نظر به اهمیتی که رسم و کاربرد ساختارهای لوئیس یک گونه معین در مطالعات شیمی آلی دارد قواعد رسم ساختار لوئیس هر مولکول یا یون به اختصار آورده می شود .

1-نماد هر اتم نشان دهنده هسته و تمامی الکترون های آن است به جزء الکترونهای لایه ظرفیت حال تعداد کل الکترونهای ظرفیتی مولکول یا یون را شمرده و اگر گونه مورد نظر یک یون مثبت یک ظرفیتی بود یک الکترون کم می گردد و اگر دو ظرفیتی بود دو الکترون کم می شود چنانچه گونه مورد نظر یک یون منفی تک ظرفیتی یا دو ظرفیتی و غیره باشد به تعداد بارهای منفی به کل الکترون افزوده می شود .

2-نمادهای اتمی را به شکل تقریبا صحیح فضایی رسم می کنیم از یک خط کوتاه (-) برای هر جفت الکترون استفاده نموده و پیوندهای یگانه ، دو گانه و سه گانه را پر می کنیم الکترون های به اشتراک گذاشته نشده را به صورت نقطه نمایش می دهیم تعداد کل الکترونهای به اشتراک گذاشته نشده را به صورت نقطه نمایش می دهیم تعداد کل الکترونهای ظرفیتی باید بدین طریق توزیع گردند چنانچه محاسبه و توزیع الکترون صحیح انجام گرفته باشد هر اتم به احتمال خیلی قوی یک لایه ظرفیتی پر خواهد شد .

3- بار قراردادی هر اتم مشخص می گردد ابتدا به هر اتم تعداد کل الکترون های به اشتراک گذاشته نشده و نصف الکترونهای پیوندهای کووالانسی تعلق می گیرد سپس کل عدد فوق از تعداد الکترونهای ظرفیتی آن اتم در حالت آزاد کسرمی گردد .

الف. هر هیدروژن یک الکترون از پیوند کووالانسی کسب می کند هیدورژن تنها یک الکترون در لایه ظرفیتی خود دارد. لذا بار قراردادی هر هیدروژن 0=1-1 می شود .

ب. نیتروژن نیز یک الکترون از هر پیوند کووالانسی کسب می کند که مجموعا چهار عدد می شود نیتروژن در لایه ظرفیتی خود پنج الکترون دارد پس بار قراردادی آن میشود.

 1+=4-5