EIGENSCHAPPEN VAN COVALENTE VERBINDINGEN (MET VOORBEELDEN) - CHEMIE - 2026

De eigenschappen van covalente verbindingen zijn gebaseerd op vele factoren die hoofdzakelijk afhankelijk zijn van moleculaire structuren. Om te beginnen moet de covalente binding zich bij uw atomen voegen en mogen er geen elektrische ladingen zijn; anders zou men het hebben over ionische of coördinatieverbindingen.

In de natuur zijn er te veel uitzonderingen waarin de scheidslijn tussen de drie soorten verbindingen vervaagt; vooral als we kijken naar macromoleculen, die zowel covalente als ionische gebieden kunnen herbergen. Maar over het algemeen creëren covalente verbindingen eenvoudige, individuele eenheden of moleculen.

Kust van een strand, een van de oneindige voorbeelden van bronnen van covalente en ionische verbindingen. Bron: Pexels.

De gassen die de atmosfeer vormen en de briesjes die de kusten van het strand raken, zijn niets meer dan meerdere moleculen die een constante samenstelling respecteren. Zuurstof, stikstof, kooldioxide, zijn afzonderlijke moleculen met covalente bindingen en zijn nauw betrokken bij het leven van de planeet.

En aan de mariene kant is het watermolecuul, OHO, het typische voorbeeld van een covalente verbinding. Aan de kust is het te zien boven het zand, dat een complex mengsel is van geërodeerde siliciumoxiden. Water is vloeibaar bij kamertemperatuur, en deze eigenschap is belangrijk om in gedachten te houden voor andere verbindingen.

Covalente binding

In de inleiding werd vermeld dat de genoemde gassen covalente bindingen hebben. Als je naar hun moleculaire structuren kijkt, zul je zien dat hun bindingen dubbel en drievoudig zijn: O = O, N≡N en O = C = O. Andere gassen hebben daarentegen enkele bindingen: HH, Cl-Cl, FF en CH ₄ (vier CH-bindingen met tetraëdrische geometrie).

Een kenmerk van deze bindingen, en bijgevolg van covalente verbindingen, is dat het richtingskrachten zijn; het gaat van het ene atoom naar het andere en zijn elektronen zijn gelokaliseerd, tenzij er resonantie is. Terwijl in ionische verbindingen de interacties tussen twee ionen niet-directioneel zijn: ze trekken andere naburige ionen aan en stoten ze af.

Dit heeft onmiddellijke gevolgen voor de eigenschappen van covalente verbindingen. Maar met betrekking tot zijn bindingen is het mogelijk, zolang er geen ionische ladingen zijn, te stellen dat een verbinding met enkele, dubbele of drievoudige bindingen covalent is; en zelfs nog meer wanneer dit kettingachtige structuren zijn, die in koolwaterstoffen en polymeren voorkomen.

Sommige covalente verbindingen vormen meerdere bindingen, alsof ze ketens zijn. Bron: Pexels.

Als er geen ionische ladingen in deze ketens zijn, zoals in het teflonpolymeer, wordt gezegd dat het pure covalente verbindingen zijn (in chemische en niet in samengestelde zin).

Moleculaire onafhankelijkheid

Omdat covalente bindingen directionele krachten zijn, definiëren ze altijd een discrete structuur in plaats van een driedimensionale opstelling (zoals gebeurt bij kristalstructuren en roosters). Van covalente verbindingen kunnen kleine, middelgrote, ringvormige, kubische moleculen of met elk ander type structuur worden verwacht.

Onder de kleine moleculen bevinden zich bijvoorbeeld die van gassen, water en andere verbindingen zoals: I ₂ , Br ₂ , P ₄ , S ₈ (met een kroonachtige structuur), As ₂ en siliciumpolymeren en koolstof.

Elk van hen heeft zijn eigen structuur, onafhankelijk van de banden van zijn buren. Beschouw om dit te benadrukken de allotroop van koolstof, fullereen, C ₆₀ :

Fullerenen, een van de meest interessante allotropen van steenkool. Bron: Pixabay.

Merk op dat het de vorm heeft van een voetbal. Hoewel de ballen met elkaar kunnen interageren, zijn het hun covalente banden die deze symbolische structuur hebben bepaald; dat wil zeggen, er is geen versmolten netwerk van kristallijne ballen, maar gescheiden (of verdicht).

Moleculen in het echte leven zijn echter niet de enigen: ze interageren met elkaar om een ​​zichtbaar gas, vloeistof of vaste stof te vormen.

Intermoleculaire krachten

De intermoleculaire krachten die individuele moleculen bij elkaar houden, zijn sterk afhankelijk van hun structuur.

Niet-polaire covalente verbindingen (zoals gassen) interageren via bepaalde soorten krachten (dispersie of Londen), terwijl polaire covalente verbindingen (zoals water) interageren door andere soorten krachten (dipool-dipool). Al deze interacties hebben één ding gemeen: ze zijn directioneel, net als covalente bindingen.

Watermoleculen werken bijvoorbeeld samen via waterstofbruggen, een speciaal type dipool-dipoolkrachten. Ze zijn zo gepositioneerd dat de waterstofatomen naar het zuurstofatoom van een naburig molecuul wijzen: H ₂ O - H ₂ O. En daarom geven deze interacties een specifieke richting in de ruimte.

Aangezien de intermoleculaire krachten van covalente verbindingen puur directioneel zijn, betekent dit dat hun moleculen niet zo efficiënt kunnen samensmelten als ionische verbindingen; en het resultaat zijn kook- en smeltpunten die meestal laag zijn (T <300 ° C).

Bijgevolg zijn de covalente verbindingen bij kamertemperatuur gewoonlijk gasvormige, vloeibare of zachte vaste stoffen, aangezien hun bindingen kunnen roteren, wat de moleculen flexibiliteit geeft.

Oplosbaarheid

De oplosbaarheid van de covalente verbindingen hangt af van de affiniteit van de opgeloste stof en het oplosmiddel. Als ze apolair zijn, zullen ze oplosbaar zijn in apolaire oplosmiddelen zoals dichloormethaan, chloroform, tolueen en tetrahydrofuran (THF); als ze polair zijn, zullen ze oplosbaar zijn in polaire oplosmiddelen, zoals alcoholen, water, ijsazijn, ammoniak, enz.

Naast een dergelijke affiniteit voor opgeloste stof en oplosmiddel is er echter een constante in beide gevallen: covalente moleculen breken (op bepaalde uitzonderingen na) hun bindingen niet of breken hun atomen niet uit. Zouten vernietigen bijvoorbeeld hun chemische identiteit bij het oplossen, waarbij hun ionen afzonderlijk worden opgelost.

Geleidbaarheid

Omdat ze neutraal zijn, bieden ze geen geschikt medium voor de migratie van elektronen en daarom zijn ze slechte geleiders van elektriciteit. Sommige covalente verbindingen, zoals waterstofhalogeniden (HF, HCl, HBr, HI) dissociëren hun binding om ionen te veroorzaken (H ⁺ : F ^- , Cl ^- , Br ^- …) en worden zuren (hydraciden).

Ze zijn ook slechte warmtegeleiders. Dit komt doordat hun intermoleculaire krachten en de trillingen van hun bindingen een deel van de toegevoerde warmte absorberen voordat hun moleculen in energie toenemen.

Kristallen

Covalente verbindingen kunnen, zolang hun intermoleculaire krachten dit toelaten, zo worden gerangschikt dat ze een structureel patroon creëren; en dus een covalent kristal, zonder ionische ladingen. In plaats van een netwerk van ionen is er dus een netwerk van moleculen of atomen die covalent verbonden zijn.

Voorbeelden van deze kristallen zijn: suikers in het algemeen, jodium, DNA, silica-oxiden, diamanten, salicylzuur, onder anderen. Met uitzondering van diamant, hebben deze covalente kristallen smeltpunten die veel lager zijn dan die van ionische kristallen; dat wil zeggen de anorganische en organische zouten.

Deze kristallen zijn in tegenspraak met de eigenschap dat covalente vaste stoffen de neiging hebben zacht te zijn.

Referenties

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren.
2. Leenhouts, Doug. (13 maart 2018). Kenmerken van ionische en covalente verbindingen. Wetenschappelijk. Hersteld van: sciencing.com
3. Toppr. (sf). Covalente verbindingen. Hersteld van: toppr.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 december 2018). Covalente of moleculaire verbindingseigenschappen. Hersteld van: thoughtco.com
5. Wyman Elizabeth. (2019). Covalente verbindingen. Studie. Hersteld van: study.com
6. Ophardt C. (2003). Covalente verbindingen. Virtuele Chembook. Hersteld van: chemistry.elmhurst.edu
7. Dr. Gergens. (sf). Organische chemie: de chemie van koolstofverbindingen. . Hersteld van: homework.sdmesa.edu
8. Quimitube. (2012). Eigenschappen van moleculair covalente stoffen. Hersteld van: quimitube.com