Wiązania chemiczne, wiązanie kowalencyjne

Atomy mogą łączyć się ze sobą za pomocą wiązań chemicznych i tworzyć cząsteczki. W tworzeniu wiązań chemicznych biorą udział elektrony walencyjne.

Elektrony walencyjne znajdują się na najbardziej zewnętrznej powłoce elektronowej atomu zwanej powłoką walencyjną. Ich liczba i rozmieszczenie decydują o zdolności atomu do tworzenia wiązań chemicznych.  Odgrywają one kluczową rolę w procesie łączenia się atomów. 

Niektóre rodzaje wiązań chemicznych

1. Wiązanie Kowalencyjne:

   • Niespolaryzowane: Powstaje między takimi samymi atomami niemetali lub gdy dwa atomy o podobnej elektroujemności dzielą się parą elektronów w sposób równomierny. 
     Przykłady.
     - Pierwiastki, które występują w postaci cząsteczek dwuatomowych: H₂, N₂. O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂.
     - Niektóre pierwiastki zbudowane są z cząsteczek o większej liczbie atomów np. P₄, S₈.
   • Spolaryzowane: Wspólna para elektronowa jest przesunięta w stronę jednego z atomów, który silniej przyciąga elektrony.
     Przykładem jest cząsteczka wody (H₂O), gdzie atom tlenu przyciąga elektrony silniej niż atomy wodoru.

2. Wiązanie Jonowe:

   • Powstaje, gdy różnica elektroujemności między atomami jest bardzo duża (powyżej 1,7 w skali Paulinga). Jeden atom oddaje elektrony, stając się kationem, a drugi przyjmuje elektrony, stając się anionem. Przykładem jest chlorek sodu (NaCl), gdzie atom sodu oddaje jeden elektron atomowi chloru.

Dlaczego atomy łączą się ze sobą.

Atomy dążą do uzyskania stabilnej konfiguracji elektronowej, podobnej do tej, jaką mają gazy szlachetne (helowce), co często oznacza posiadanie pełnej powłoki walencyjnej (osiem elektronów, tzw. reguła oktetu). Helowce to pierwiastki bierne chemicznie, czyli nie wchodzą łatwo w reakcje z innymi pierwiastkami.
Bierność helowców spowodowana jest trwałą konfiguracją elektronową. Na ostatniej powłoce atomy helowców mają 8 elektronów – tzw. oktet elektronowy (wyjątek: hel ma 2 elektrony – dublet elektronowy). 
Atomy łączą się ze sobą za pomocą elektronów walencyjnych – tworzą wiązania. Po utworzeniu wiązania osiągają trwałą konfigurację elektronową – oktet (lub dublet).

Wiązania kowalencyjne

Wodór ma 1 elektron walencyjny, potrzebuje 2 elektrony (dublet).
2 atomy wodoru łączą się ze sobą i powstaje cząsteczka wodoru H₂.
Między atomami znajduje się wiązanie utworzone przez wspólną parę elektronową
wzór elektronowy H••H    Wzór strukturalny H–H
Każdy z atomów wodoru ma dublet – trwałą konfigurację elektronową.

Atomy tlenu mają 6 elektronów walencyjnych. Dążą do uzyskania oktetu i każdy z nich potrzebuje 2 elektronów.
Atomy tlenu łączą się ze sobą i powstaje cząsteczka tlenu O₂.

Atomy azotu mają 5 elektronów walencyjnych. Dążą do uzyskania oktetu i każdy z nich potrzebuje 3 elektronów.
Atomy azotu łączą się ze sobą i powstaje cząsteczka azotu N₂.

Wiązania kowalencyjne spolaryzowane

Atomy węgla mają 4 elektrony walencyjne a atomu tlenu mają 6 elektronów walencyjnych. Dążą do uzyskania oktetu – tlen potrzebuje 2 elektronów a węgiel 4 elektronów.
1 atom węgla łączy się z 2 atomami tlenu i powstaje cząsteczka tlenku węgla(IV) CO₂.

Atomy wodoru mają 1 elektron walencyjny a atomu tlenu mają 6 elektronów walencyjnych i dążą do uzyskania oktetu – tlen potrzebuje 2 elektronów. Wodór potrzebuje 1 elektron.
1 atom tlenu łączy się z 2 atomami wodoru i powstaje cząsteczka tlenku wodoru (wody) H₂O.

Atomy wodoru mają 1 elektron walencyjny i potrzebują 1 elektron. Atomu chloru mają 7  elektronów walencyjnych i dążą do uzyskania oktetu – potrzebują 1 elektron.
1 atom wodoru łączy się z 1 atomem chloru i powstaje cząsteczka chlorowodoru HCl.

Atomy wodoru mają 1 elektron walencyjny i potrzebują 1 elektron. Atomu azotu mają 5 elektronów walencyjnych i.dążą do uzyskania oktetu – potrzebują 3 elektrony.
1 atom azotu łączy się z 3 atomami wodoru i powstaje cząsteczka amoniaku NH₃.