Qutbli kovalent bog'anish haqida

Qutbli kovalent bog'anish

Qutbsiz kovalent bog‘ hosil qilishda NEM qiymatlari bir-biriga yaqin (ΔX <0,4) bo'lgan elementlargina qatnashadi. Bu holda bog‘ hosil qiluvchi elektronlarning maksimal zichligi ikki yadro oralig'ida simmetrik holda joylashadi deb tasavur etiladi.
Elektronlarning bitta yadro maydonidagina bo'lishiga qaraganda ularning ikki yoki undan ko‘proq yadrolar maydonida bo'lishi sistema energiyasini pasaytiradi, bu vaziyat sistemani energetik afzallikka olib keladi

Elektronlarning bitta yadro maydonidagina bo'lishiga qaraganda ularning ikki yoki undan ko‘proq yadrolar maydonida bo'lishi sistema energiyasini pasaytiradi, bu vaziyat sistemani energetik afzallikka olib keladi.
Agar bog‘ hosil qilishda qatnashayotgan atomlarning NEM lari har xil bo'lsa, elektron bulutining zichligi NEM lik qiymati kattaroq bo'lgan atom tomon siljiydi. NEM lik qiymati kichik bo'lgan atomga yaqin bo'lgan fazo qismida musbat zaryad paydo bo'ladi va natijada atomlarda qarama-qarshi zaryadli qutblar yuzaga keladi.

Elektrmanfiyliklari oz farq qiladigan atomlar orasida hosil bo‘ladigan bog‘ni qutbli kovalent bog'lanish deb ataladi.

Qutbli kovalent bog'larning hosil bo'lishi

Elementlaming NEM qiymatlaridagi farqidan tashqari molekuladagi bog‘ qutbli bo‘lishining bir necha sabablarini quyidagicha ifodalash mumkin:

• — kimyoviy bog‘ hosil qiluvchi atomlarning yadro zaryadlari bir xil bo‘lmasligi.
• — atomlarda valent pog‘onadagi elektron qobiqlarining radiuslari turlicha bo‘lish va elektron pog‘onalarining elektronlar bilan ishg‘ol etilish darajasi turlicha bo‘lishi kerak.

Yuqoridagi shartlardan biri amalga oshganda ham, bog‘ hosil qilayotgan elektron juftlarining zaryad zichligi ikki yadro oralig'ida asimmetrik holda joylashadi. NEM qiymati kattaroq bo'gan atomda effektiv manfiy zaryad (belgisi ♭^—), u bilan bog'langan ikkinchi atomda effektiv musbat zaryad (belgisi ♭⁺) to ‘planadi (bu zaryadlar kattaligi ikki yadroli molekula uchun bir xil bo'ladi, chunki molekulalar har doim elektroneytral holda bo'ladi).
Effektiv zaryadlar miqdori har doim bog' hosil qilayotgan atomlarning oksidlanish darajasidan kichik bo'ladi.

Masalan, HC1 molekulasida elektron bulutining zichligi elektrmanfiy xlor atomi tomon siljigan va bu vaziyatni H^♭+—Cl^♭-- ko'rinishida aks ettiriladi. Bunday molekulalar qisman qutbli yoki qisman ionli kovalent bog'ga ega bo'ladi. Bu molekulada bog'ning ionli darajasi 18% ga teng, ya’ni ♭+ va ♭— qiymati 0,18 ga teng. Agar 5=0 bo'lsa edi, molekuladagi bog'ning tabiati qutbsiz kovalent, 5=1 bo'lsa, bog'1' ionli xususiyatga ega bo'lar edi.Lekin, davriy sistemadagi atomlar orasida shunday 100% li ionli bog' bo'ishi prinsipial mumkin emas.

Dipol moment

Kimyoviy bog' va molekulalarning umumiy qutbliligi dipolning elektr momenti μ («myu») — dipol moment vositasida ifodalanadi:

μ = ĕl

bu formulada ё — atomlardagi effektiv zaryad (Kulonlarda, qisqacha — Kl), l — qutblararo masofa (m).SI birligida dipol moment «Kulon metr» (Ki m) kattaligida ifodalanadi.

Molekula tarkibidagi bog'larning dipol momenti vektor yo‘nalishiga qarab molekulada qutblilik turlicha bo'lishi mumkin.
Dipol moment kattaligi kovalent tabiatli molekulalar uchun nolga, qut­bliligi maksimal bo'lgan moddalar molekulasi uchun 18,5*10^-31 Kl*m (gek- sametilfosfotriamid) gacha boMishi mumkin.
Kimyoviy bog'ning nisbatan to'la ionli holatdan kovalent holatga o'tishini davriy sistemadagi 3-davr elementlarining xlor bilan hosil qilgan birikmalari misolida kuzatish mumkin:

Bu qatorda bog‘ning qutbliligi kamayib boradi.
Kimyoviy bog‘ hosil qilishda qatnashayotgan elementlar NEM qiymatlari farqi kimyoviy bog‘ni qutbliligiga proporsional bo‘ladi.
Bog' hosil qilishda qatnashgan elementlarning elektrmanfiyliklari orasidagi farq kattaligi bog‘ning ionlik darajasi ortib borishiga proporsional bo‘ladi. Quyidagi jadvalda shu xususiyat aks ettirilgan.

ΔX	Bog'ning ionlik darajasi, %	ΔX	Bog'ning ionlik darajasi, %
0,2	1	1,8	55
0,4	4	2,0	63
0,6	9	2.2	70
0,8	15	2,4	76
1,0	22	2,6	82
1,2	30	2,8	86
1,4	39	3.0	89
1.6	47	3,2	92

Jadvaldan ko'nishicha, elementlarning NEM qiymati bir-biridan 1,7 birlikka farq qilsa, kimyoviy bog‘ning 50%-ni kovalent va yarmi ion bog' xususiyatiga ega bo'lar ekan, boshqacha aytganda, shunday molekulada bog‘ning tabiati teng miqdorda ionli va kovalent xususiyatga ega bo‘ladi. Bog‘da qatnashuvchi atomlaming NEM qiymatlari orasidagi farq 2,0 dan katta bo‘lsa, molekuladagi bog' tabiati ionli xususiyatga, farq 0,4—2,0 gacha bo‘lganda qutbli kovalent tabiatli va 0,4 dan kichik bo‘lgan holda bog‘ni deyarli kovalent xususiyatga ega deb hisoblash tavsiya etiladi.

Qutbli kovalent bog'anishning xossalar

Bir davrdagi elementlar atomlari birikmalarida elektron juft zichligi jadvalda o ‘ng tomonda joylashgan atom tomon siljigan bo‘ladi, bir gruppachada joylashgan elementlar (masalan, gailoidaro birikmalar) orasidagi bog'lovchi elektron juftlar gruppada yuqoriroqda joylashgan element to­mon siljigan bo‘ladi. Demak, ikki xil NEM qiymatiga ega bo‘lgan ikki atomli molekulalar qutbga ega bo'ladi.

Uch atomli molekulalar qutbli kovalent bog‘lardan tashkil topgan taqdirda ham, molekula har doim qutbli bo'lshi shart emas. Bunday molekulalarning geometrik tuzilishi qutbli yoki qutbsiz bo‘lishini asoslovchi omil bo‘ladi. Aytib o ‘tilgan holatlarni (ya’ni molekula geometriyasining ahamiyatini) quyidagi misollarda ko'rib chiqamiz:

a) metan molekulasidagi har bir С —H bog‘ning ionli darajasi yuqorida keltirilgan jadvalga binoan 4% ni tashkil etadi (X_c= 2 , 5 ; X_H= 2 , 1 va ΔX=0,4), ya’ni har bir bog‘ qutbli, lekin tetraedr simmetriyasiga ega bo‘lgan bu molekula batamom qutbsiz, chunki musbat va manfiy qutblarning geometrik markazi fazoning bir nuqtasida joylashgan. Bunday qutbli bog‘lardan tashkil topgan qutbsiz molekulalarning markaziy atomlari faqat sp- va sp²-gibrid orbitallardagina emas, ular qatorida sp³-gibrid orbitalli molekula ham bo‘ladi, dsp³- (uchburchakli bipiramida) va d²sp³ - ( oktaedr shaklli) gibrid orbitalli molekulalar keng tarqalgan. Ammiak molekulasida sp³-gibrid orbitallarning birida erkin elektron jufti joylashgan bo‘ladi. Bu molekulada har bir N —H bog‘ning qutbliligi С —H bog‘nikidan ko‘ra kattaroq (ionli darajasi 20% ga yaqin) bo‘lsa ham, musbat va manfiy qutblarning markazi fazoning turli nuqtalarida joylashadi (molekula uchun bu nuqtalar o‘rni vektorlar qo‘shilishi asosida topiladi);

b) suv molekulasining geometriyasi burchakli ko‘rinishiga ega bo‘lib, musbat va manfiy qutblarning geometrik markazlari bir-biridan ancha uzoqda joylashgan; molekula uchun μ = 6.1 *10^-31 Kl*m ga teng bo‘lib, suv kuchli qutbli modda hisoblanadi.

Effektiv zaryad

Effektiv zaryad — qutbsiz kovalent bog‘li molekulalardagi atomlar uchun 0 ga teng, lekin ulardagi NEM li farqi ortgan sari zaryad kattaligi ortadi, bog‘ning ionli xususiyati kuchayadi.
Quyida galoidvodorodlardagi NEM farqi (ΔX) ning, bog‘ qutbliligining va galogen atomlaridagi ♭-qiymatining o ‘zgarishini ko‘rish mumkin:

Molekulalar	HF	HCI	HBr	Hl
μ, K1 * m*1031	1,91	1,03	0,79	0,42
ΔX	2,0	0,9	0,7	0,5
♭-(galogen atomida)	0,45	0,20	0,12	0,05

Bu qatorda anion radiusi ortib borishi tartibida undagi manfiy zaryad zichligi kamayadi, anionning deformatsiyalanishi osonlashadi, elektron zichligi musbat zaryadlangan kation tomon siljiydi va natijada bog‘ning kovalentlik xususiyati kuchayadi.
Effektiv zaryad kattaligi bilan atomlarning NEM qiymatlaridagi farqi orasida parallellikni 3-davr elementlari oksidlarida ham kuzatish qulay:

Oksidlar	Na2O	MgO	A12O3	SiO2	P205	SO3	Cl2O7
ΔX	2,6	2,3	2,0	1,6	1,3	1,0	0,5
-♭	0.81	0.35	0.31	0.23	0.13	0.06	0.01