Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:11:39

Електроотрицателност и ковалентни връзки

Видео транскрипция

Електроотрицателност е може би най-важната концепция за разбирането на неорганичната химия. Ние ще използваме дефиницията, дадена от Линус Полинг в книгата му "Природа на химичната връзка". Линус Полинг казва, че електроотрицателност се отнася до силата, с която даден атом в една молекула привлича към себе си електрони. Ще взема една молекула, за да сравня два атома в тази молекула. Ще сравня въглерод с кислород от гледна точка на електроотрицателността. И за тази цел трябва да разгледам тук вдясно, органичната периодична таблица, на която са показани елементите, които най-често се срещат в органичната химия. И тук в синьо е дадена скалата на Полинг за електроотрицателност. Линус Полинг фактически изчислява стойностите на електроотрицателност за елементите и ги представя в таблица. Това ни дава възможност да сравним различните елементи от гледна точка на тяхната електроотрицателност. Например разглеждаме въглерода, който има стойност на електроотрицателността 2,5. И ще го сравним с кислорода, който има стойност на електроотрицателност 3,5. Следователно кислородът е по- електроотрицателен от въглерода. И определението ни казва, че ако кислородът е по-електроотрицателен, има по-голяма сила да привлича електрони към себе си, отколкото въглеродът. И така, ако си представим електроните и ковалентните връзки между въглерод и кислород, електроните са споделени неравномерно. Тъй като кислородът е по-електроотрицателен, той ще издърпа тези електрони, показани в червено, по-близо до себе си. И тъй като електроните са отрицателно заредени, кислородът ще получи малко допълнителен отрицателен заряд. Ще получи това, което наричаме частичен отрицателен заряд. Частичен отрицателен. Обозначение за частичен е малката гръцка буква делта. Кислородът е частично отрицателен. Той дърпа електроните в червено по-близо до себе си. Друг начин да се покаже изместването на тези електрони в червено по-близо до кислорода, е тази забавна стрелка тук. Стрелката сочи в посоката на изместването на електроните в червено. И така, въглеродът губи част от своите електрони в червено. Въглеродът губи малко електронна плътност. Въглеродът губи малко отрицателен заряд. Досега въглеродът беше неутрален, но тъй като изгуби малко от своя отрицателен заряд, този въглерод накрая стана частично положителен, ето така. Въглеродът е частично положителен. А кислородът е частично отрицателен. Това е поляризирана ситуация. Имаме малко отрицателен заряд от едната страна и малко положителен заряд от другата страна. Връзката все още е ковалентна връзка, но е поляризирана ковалентна връзка поради различните електроотрицателности на тези два атома. Нека да представим още няколко примера, в които показваме разликите в електроотрицателността. Представям си една молекула, която има два въглеродни атома, и си представям какво ще стане с електроните в червено. В този пример нека всички въглероди имат еднаква стойност на електроотрицателността. Въглеродът в лявата страна има стойност 2,5. Въглеродът вдясно има стойност 2,5. Тогава разликата в електроотрицателността е нула. Което означава, че електроните в червено няма да се изместят към нито един от двата въглерода, нито към единия, нито към другия въглерод. Те ще останат в средата. Те ще бъдат споделени между тези два атома. Следователно, това е ковалентна връзка и няма полярност, тя няма да възникне, тъй като няма разлика в електроотрицателностите. Така че ние наричаме това неполярна ковалентна връзка. Това е неполярна ковалентна връзка, ето тук. Нека видим още един пример. Да сравним въглерода с водород. Така, ако е дадена молекула и има връзка между въглерода и водорода, искам да знам какво става с електроните в червено между въглерода и водорода. Разглеждали сме такъв случай. Въглеродът има стойност на електроотрицателност 2,5. И се движим нагоре, към водорода, който има стойност 2,1. Следователно разликата е 0,4. Така, има разлика в електроотрицателностите между тези два атома, но тази разлика е много малка разлика. Затова, според повечето учебници се приема, че връзката между въглерод и водород е въпреки всичко неполярна ковалентна връзка. Добре. Да продължим напред и да разширим примера по-горе, като сравним електроотрицтелностите на въглерода и кислорода, ето така. Търсим стойностите, и виждаме, че въглеродът има стойност на електроотрицателност 2,5 и кислородът има стойност 3,5, което дава разлика едно. Това е достатъчно, за да има полярна ковалентна връзка. Така ли е? Това е полярна ковалентна връзка между въглерода и кислорода. Така че, когато разглеждаме електроните в червено, електроните в червено се притеглят по-близо до кислорода, давайки на кислорода частичен отрицателен заряд. И тъй като електронната плътност се отдалечава от въглерода, въглеродът получава частичен положителен заряд. И така, виждаме, че ако разликата в електроотрицателността е равна на единица, се приема, че връзката е полярна ковалентна връзка. И ако ако имате разлика в електроотрицателността от 0,4, се приема, че връзката е неполярна ковалентна връзка. Тогава, някъде между тези стойности трябва да се намира границата между неполярна ковалентна връзка и полярна ковалентна връзка. И в повечето учебници пише, че стойността е приблизително в диапазона 0,5. Така че, ако разликата в електроотрицателността е по-голяма от 0,5, можеш смело да приемеш, че връзката е предимно полярна ковалентна връзка. Ако разликата в електроотрицателността е по-малка от 0,5, приемаме, че връзката е неполярна ковалентна връзка. Обаче, трябва да подчертая, че тук използваме скалата на Полинг за електроотрицателност. Има няколко различни скали за електроотрицателност. Така че тези стойности не са абсолютни. Това са в голяма степен относителни разлики. И именно относителната разлика в електроотрицателността е това, което ни интересува. Нека да вземем още един пример. Да сравним кислорода с водород. Нека да си представим какво се случва на електроните между кислорода и водорода. Тук, електроните са в червено. Добре. Вече намерихме стойностите на електроотрицателностите на двата атома. Кислородът има стойност 3,5, и водородът има стойност 2,1. Разликта в електроотрицателността е 1,4. Следователно това е полярна ковалентна връзка. Тъй като кислородът е по- електроотрицателен от водорода, електроните в червено ще се изместят по-близо до кислорода. Така кислородът ще получи частичен отрицателен заряд. И водородът ще получи частичен положителен заряд, по този начин. Добре. Нека да разгледаме въглерод и литий. Ако продължа и начертая връзка между въглерод и литий, да повторя, ние се занимаваме с двата електрона между въглерод и литий. Стойността на електроотрицателност на въглерода, както знаем, е 2,5. Трябва да се върнем в периодичната таблица, за да намерим стойността на електроотрицателността на лития. Така, нагоре, тук, и намирам литий в първа група на моята периодична таблица, който има стойност на електроотрицателността 1. После се връщам към примера и замествам с едно. И така, разликата в електроотрицателността е 1,5. Бихме могли да приемем, че това е полярна ковалентна връзка. Този път въглеродът е по- електроотрицателен от лития. Така че електроните в червено ще се изместят по-близо до въглеродния атом. И така въглеродът ще има малко повече електронна плътност, отколкото обикновено. Така той ще бъде частично отрицателен. А литият ще загуби електронна плътност, така ние ще кажем, че литият е частично положителен. Тук приемам, че тази връзка е полярна ковалентна връзка. Но ще видиш само след минута, че бихме могли да я приемем и разглеждаме като йонна връзка. Исамо от това какви стойности на електроотрицателност има в случая зависи какъв тип химична реакция ще има. Така че ние може да приемем, че това е йонна връзка. Да продължим с пример на съединение, за което знаем със сигурност, че е йонно. Натриев хлорид, разбира се, е най-известният пример. Така че, за да започнем с това, че ще се преструвам, че има ковалентна връзка между натрия и хлора. Добре. Така че, за начало казвам, че има ковалентна връзка. И ще издърпаме вече познатите ни електрони. Вече знаем, че тази връзка се състои от два електрона, по този начин. Нека да разгледаме разликите в електроотрицателността между натрия и хлора. Добре. Движа се в обратна посока. Ще намеря натрий, който има стойност 0,9, и хлора, който има стойност 3. Така: 0,9 за натрия и 3 за хлора. Стойността за натрий е 0,9. За хлора е 3. Това е голяма разлика в електроотрицателността. Разликата е 2,1. И така, хлорът е много по- електроотрицателен от натрия. И се оказва, че е толкова много по-електроотрицателен, че вече няма да споделя електрони с натрия. Той ще открадне тези електрони. Така че, когато го препиша ето тук, ще покажа, че хлорът е заобиколен от осем електрона. Така че тези два електрона в червено – нека да ги покажа... тези два електрона в червено тук между натрия и хлора, понеже хлорът е толкова много по- електроотрицателен, той ще привлече тези два електрона в червено толкова силно, че напълно ще ги открадне. Така че тези два електрони в червено ще бъдат откраднати от хлора, ето така. И така натрият си остава така тук. Хлорът има допълнителен електрон, което му дава формален отрицателен заряд 1. Така че, в този случай вече не говорим за частични заряди. Хлорът получава 1 цял отрицателен формален заряд. Натрияг губи електрон и остава в крайна сметка с формално положителен заряд, както тук. И така знаем, че това тук между тези два йона, е йонна връзка. Това е йонната връзка. Следвателно, разликата в електроотрицателността е някъде между 1,5 и 2,1, между полярна ковалентна връзка и йонна връзка. В повечето учебници ще видим приблизително около около 1,7. Следвателно, ако е повече от 1,7, тя ще бъде по правило приета за предимно йонна връзка. Ако е по-малко от 1,7, ще бъде в диапазона на полярните ковалентни връзки. Но това не винаги е задължително да бъде така. Нали? Да се върнем на примера между въглерод и литий. Ако се върнем на въглерода и лития, тогава го разгледахме и приехме за полярна ковалентна връзка. Но понякога може да пожелаеш да разгледаш връзката в червено като йонна връзка. Да продължим и да начертаем схематично въглерода и лития, в случая, когато ги разглеждаме като йонна връзка. Следователно, ако въглеродът е по-електроотрицателен от лития, въглеродът ще открадне двата електрона в червено. Така, ще нарисувам електроните в червено, които вече са се преместили при въглеродния атом. Следователно вече не са общи между него и лития. Въглеродът е откраднал тези електрони. И литият е даден тук. Следователно литият е загубил един от своите електрони, което му дава 1 положителен формален заряд. Въглеродът е получил един електрон, което му дава 1 отрицателен формален заряд. И така, ние вече разглеждаме тази връзка като йонна връзка. Цели формални заряди, ето тук. И това е полезно за някои реакции в органичната химия. С това искам да подчертая, че тези деления, до 1,7 не са абсолютни. Те са относителни неща. Може да напишеш структурната формула като по-горе, и това ще се приеме за вярно и правилно. Нали? Можеш да я напишеш по този начин. Или можеш да я приемеш за йонна връзка, както е тук. Това е относително близо до разделната стойност. Това беше общ преглед на електроотрицателност. И въпреки, че говорихме за числа в това видео, в бъдещите видеоклипове няма да се интересуваме толкова от числовите стойности. Ще ни интересуват само относителните разлики в електроотрицателността. Така че важното е да ти е ясно по най-елементарен начин, че кислородът е по-електроотрицателен от въглерода. И това ще ти помага, когато разглеждаш механизми на реакции в органичната химия.