Wiązanie wodorowe vs wiązanie kowalencyjne
Wiązania chemiczne utrzymują razem atomy i cząsteczki. Wiązania są ważne przy określaniu chemicznego i fizycznego zachowania cząsteczek i atomów. Jak zaproponował amerykański chemik GNLewis, atomy są stabilne, gdy zawierają osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej. Większość atomów ma mniej niż osiem elektronów w swoich powłokach walencyjnych (z wyjątkiem gazów szlachetnych z grupy 18 układu okresowego); dlatego nie są stabilne. Te atomy mają tendencję do reagowania ze sobą, aby stać się stabilnymi. W ten sposób każdy atom może osiągnąć konfigurację elektronową gazu szlachetnego. Jednym z takich wiązań chemicznych, które łączy atomy w związkach chemicznych jest wiązanie kowalencyjne. Wiązania wodorowe to międzycząsteczkowe przyciąganie między cząsteczkami.
Wiązania wodorowe
Gdy wodór zostanie przyłączony do atomu elektroujemnego, takiego jak fluor, tlen lub azot, powstanie wiązanie polarne. Z powodu elektroujemności elektrony w wiązaniu będą bardziej przyciągane do atomu elektroujemnego niż do atomu wodoru. Dlatego atom wodoru otrzyma częściowy ładunek dodatni, podczas gdy atom bardziej elektroujemny otrzyma częściowy ładunek ujemny. Kiedy dwie cząsteczki z tym rozdziałem ładunku znajdują się blisko siebie, pomiędzy wodorem a ujemnie naładowanym atomem wystąpi siła przyciągania. To przyciąganie jest znane jako wiązanie wodorowe. Wiązania wodorowe są stosunkowo silniejsze niż inne oddziaływania dipolowe i determinują zachowanie molekularne. Na przykład cząsteczki wody mają międzycząsteczkowe wiązania wodorowe. Jedna cząsteczka wody może tworzyć cztery wiązania wodorowe z inną cząsteczką wody. Ponieważ tlen ma dwie samotne pary, może tworzyć dwa wiązania wodorowe z dodatnio naładowanym wodorem. Wtedy dwie cząsteczki wody mogą być znane jako dimer. Każda cząsteczka wody może łączyć się z czterema innymi cząsteczkami ze względu na zdolność wiązania wodorowego. Powoduje to wyższą temperaturę wrzenia wody, mimo że cząsteczka wody ma małą masę cząsteczkową. Dlatego energia potrzebna do zerwania wiązań wodorowych, gdy przechodzą one do fazy gazowej, jest wysoka. Ponadto wiązania wodorowe określają strukturę krystaliczną lodu. Wyjątkowy układ krat lodowych pomaga mu unosić się na wodzie, a tym samym chroni organizmy wodne w okresie zimowym. Poza tym wiązania wodorowe odgrywają kluczową rolę w układach biologicznych. Trójwymiarowa struktura białek i DNA opiera się wyłącznie na wiązaniach wodorowych. Wiązania wodorowe mogą zostać zniszczone przez ogrzewanie i siły mechaniczne.
Wiązania kowalencyjne
Kiedy dwa atomy o podobnej lub bardzo małej różnicy elektroujemności reagują ze sobą, tworzą wiązanie kowalencyjne, dzieląc elektrony. Oba atomy mogą uzyskać konfigurację elektronową gazu szlachetnego, dzieląc w ten sposób elektrony. Cząsteczka jest produktem powstałym w wyniku tworzenia wiązań kowalencyjnych między atomami. Na przykład, gdy te same atomy są połączone w celu utworzenia cząsteczek, takich jak Cl 2, H 2 lub P 4, każdy atom jest związany z innym wiązaniem kowalencyjnym. Cząsteczka metanu (CH 4) ma również wiązania kowalencyjne między atomami węgla i wodoru. Metan jest przykładem cząsteczki mającej wiązania kowalencyjne między atomami o bardzo małej różnicy elektroujemności.
Jaka jest różnica między wiązaniami wodorowymi i kowalencyjnymi?
• Wiązania kowalencyjne powstają między atomami, tworząc cząsteczkę. Między cząsteczkami można zobaczyć wiązania wodorowe.
• Atom wodoru powinien być tam, aby mieć wiązanie wodorowe. Wiązania kowalencyjne mogą wystąpić między dowolnymi dwoma atomami.
• Wiązania kowalencyjne są silniejsze niż wiązania wodorowe.
• W przypadku wiązania kowalencyjnego elektrony są wspólne dla dwóch atomów, ale w przypadku wiązania wodorowego ten rodzaj współdzielenia nie ma miejsca; raczej zachodzi interakcja elektrostatyczna między ładunkiem dodatnim i ujemnym.
