W cząsteczkach są wiązania kowalencyjne

Atomy zwykle nie występują pojedynczo. Lubią się ze sobą łączyć. Czasem tworzą duże struktury krystaliczne... a czasem mniejsze jednostki, zwane cząsteczkami. Dlaczego atomy łączą się ze sobą, tworząc cząsteczki?

Ma to związek z elektronami, a dokładniej z elektronami w zewnętrznej powłoce elektronowej: elektronami walencyjnymi. Atomy, które mają prawie osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej chcą zdobyć ich więcej, aby uzyskać osiem. Jeśli trafią na inny atom, który chętnie pozbędzie się swoich elektronów, otrzymamy jon ujemny i dodatni. Takie jony przyciągają się nawzajem i tworzą duże struktury krystaliczne z miliardami jonów. Tak jednak jest tylko wtedy, gdy jeden atom chce mieć więcej elektronów, a inny chce się ich pozbyć.

A co jeśli dwa atomy chcą zdobyć więcej elektronów, ale żaden z nich nie chce zrezygnować ze swoich? Istnieje proste rozwiązanie: atomy mogą współpracować. Każdy z tych dwóch atomów chce zdobyć dodatkowy elektron, ale żaden z nich nie chce oddać ani jednego. Każdy z nich może jednak podzielić się jednym ze swoich elektronów. Policzmy teraz elektrony w zewnętrznej powłoce w każdym z atomów: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7...

8. Ten atom ma osiem elektronów w swojej zewnętrznej powłoce, tak jak chciał. Teraz drugi: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... 8. Ten atom też ma osiem elektronów w zewnętrznej powłoce.

Dzieląc się jednym z własnych elektronów, każdy z nich może w rezultacie zyskać jeden dodatkowy elektron, a przy tym żadnego nie oddać. Dopóki atomy są blisko siebie, ta wspólna para elektronów należy do każdego z nich. Takie współdzielone elektrony stworzyły wiązanie chemiczne między atomami, widoczne jako łącząca je linia. Z atomów powstała cząsteczka. Wiązania między atomami w cząsteczce nazywamy wiązaniami kowalencyjnymi.

Ponieważ te atomy potrzebowały tylko jednego dodatkowego elektronu, mogą stworzyć tylko jedno wiązanie kowalencyjne. Oto atom, który ma sześć elektronów w swojej zewnętrznej powłoce. Aby mieć ich osiem, potrzebne mu jeszcze dwa. Jeden ze sposobów to stworzenie wiązań kowalencyjnych z dwoma innymi atomami. Jeśli policzymy elektrony jeszcze raz, mamy: dwa elektrony w tym wiązaniu, dwa w tym wiązaniu i cztery, które nie mają wiązań, czyli razem osiem.

Atomowi brakowało dwóch elektronów, więc mógł stworzyć dwa wiązania. Jest jednak jeszcze inny sposób. Jeśli atomy dzielą się dwoma elektronami zamiast jednym... tworzą podwójne wiązanie. Podwójne wiązanie składa się z dwóch par elektronów i jest silniejsze od pojedynczego.

Jeśli na początku atom ma pięć elektronów walencyjnych, ile wiązań chce stworzyć? Trzy pojedyncze wiązania lub jedno potrójne. Jest ono jeszcze silniejsze, niż wiązanie podwójne. Tak to właśnie wygląda. Atomy tworzą cząsteczki, dzieląc się ze sobą elektronami i tworząc wiązania kowalencyjne.

W ten sposób mogą zwiększyć liczbę elektronów w swojej zewnętrznej powłoce, nie kradnąc sobie nawzajem żadnych elektronów. Każde wiązanie to jeden dodatkowy elektron dla atomu. Możliwe są też wiązania podwójne i potrójne. Celem jest uzyskanie ośmiu elektronów walencyjnych.