15.3: Структуры Льюиса: общие электроны

Контент

Ионная связь обычно возникает, когда один атом легко теряет один или несколько электронов, а другой атом получает один или несколько электронов. Однако некоторые атомы не сдадутся или не получат электроны легко. Тем не менее, они по-прежнему участвуют в образовании соединений. Как? Есть еще один механизм получения полной валентной оболочки: обмен электронами. Когда электроны делятся между двумя атомами, они образуют связь, называемую ковалентной связью.

Давайте проиллюстрируем ковалентную связь с помощью атомов H, понимая, что атомам H нужно всего два электрона, чтобы заполнить 1- с подоболочку. Каждый атом H начинается с одного электрона в его валентной оболочке:

Два атома H могут делить свои электроны:

Мы можем использовать кружки, чтобы показать, что каждый атом H имеет два электрона вокруг ядра, полностью заполняя валентную оболочку каждого атома:

Поскольку каждый атом H имеет заполненную валентную оболочку, эта связь стабильна, и мы создали двухатомную молекулу водорода. (Это объясняет, почему водород является одним из двухатомных элементов.) Для простоты нет ничего необычного в том, чтобы обозначать ковалентную связь тире вместо двух точек:

Поскольку два атома разделяют одну пару электронов, эта ковалентная связь называется одинарной связью. В качестве другого примера рассмотрим фтор. Атомы F имеют семь электронов в валентной оболочке:

Эти два атома могут делать то же самое, что и атомы H; они делятся своими неспаренными электронами, образуя ковалентную связь.

Обратите внимание, что теперь у каждого атома F есть полный октет:

Мы также можем написать это, используя тире, чтобы обозначить общую электронную пару:

В двухатомной молекуле фтора есть два разных типа электронов. Склеивание пара электроновделает ковалентную связь. У каждого атома F есть еще три пары электронов, которые не участвуют в связывании; их называют электронами неподеленной пары. Каждый атом F имеет одну связывающую пару и три неподеленных пары электронов.

Ковалентные связи могут быть образованы и между различными элементами. Один из примеров - HF. Каждый атом начинается с нечетного числа электронов в его валентной оболочке:

Два атома могут делиться своими неспаренными электронами, образуя ковалентную связь:

Отметим, что атом H имеет полную валентную оболочку с двумя электронами, а атом F имеет полный октет электронов.

Используйте электронные точечные диаграммы Льюиса, чтобы проиллюстрировать образование ковалентной связи в HBr.

Решение

HBr очень похож на HF, за исключением того, что он содержит Br вместо F. Атомы следующие:

Два атома могут поделиться своим неспаренным электроном:

Используйте электронные точечные диаграммы Льюиса, чтобы проиллюстрировать образование ковалентной связи в Cl 2 .

Отвечать:

При работе с ковалентными структурами иногда кажется, что у вас остались электроны. Вы применяете правила, которые вы изучили до сих пор, и некоторые электроны все еще остаются неподключенными. Вы не можете просто оставить их там. Так куда вы их положите?

Множественные ковалентные связи

Некоторые молекулы не могут удовлетворять правилу октетов, создавая только одиночные ковалентные связи между атомами. Рассмотрим соединение этен, молекулярная формула которого \ (\ ce \). Атомы углерода связаны вместе, причем каждый углерод также связан с двумя атомами водорода.

два \ (\ ce \) атомы \ (= 2 \ умножить на 4 = 8 \) валентные электроны

четыре \ (\ ce \) атомы \ (= 4 \ умножить на 1 = 4 \) валентные электроны

всего 12 валентных электронов в молекуле

Если бы структура электронных точек Льюиса была нарисована с одинарной связью между атомами углерода и с соблюдением правила октетов, это выглядело бы так:

Рисунок \ (\ PageIndex \) :неправильная точечная структура этена.

Эта структура Льюиса неверна, потому что она содержит всего 14 электронов. Однако структуру Льюиса можно изменить, исключив неподеленные пары на атомах углерода и разделив две пары вместо одной.

Рисунок \ (\ PageIndex \): правильная структура точек для этена.

Двойная ковалентная связьпредставляет собой ковалентная связь , образованные атомами , что доля две пары электронов. Двойная ковалентная связь, которая возникает между двумя атомами углерода в этане, также может быть представлена ​​структурной формулой и молекулярной моделью, как показано на рисунке ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex \): (A) Структурная модель для \ (\ ce \) состоит из двойной ковалентной связи между двумя атомами углерода и одинарных связей с атомами водорода. (B) Молекулярная модель \ (\ ce \).

Тройная ковалентная связьпредставляет собой ковалентная связь , образованные атомами , что доля три пары электронов. Элемент азот - это газ, который составляет большую часть атмосферы Земли. Атом азота имеет пять валентных электронов, которые можно представить как одну пару и три отдельных электрона. При объединении с другим атомом азота с образованием двухатомной молекулы три отдельных электрона на каждом атоме объединяются, образуя три общие пары электронов.

Рисунок \ (\ PageIndex \): тройная связь в \ (\ ce \).

Каждый атом азота следует правилу октетов с одной неподеленной парой электронов и шестью электронами, которые разделены между атомами.

Резюме

  • Ковалентные связи образуются, когда атомы разделяют электроны.
  • Для иллюстрации образования ковалентной связи можно нарисовать электронные точечные диаграммы Льюиса.
  • Двойные или тройные связи между атомами могут быть необходимы, чтобы правильно проиллюстрировать связь в некоторых молекулах.

Авторы и авторство

Фонд CK-12 Шарон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.