Różnica między wiązaniem wodorowym a wiązaniem kowalencyjnym

Wiązanie wodorowe vs Wiązanie kowalencyjne

Wiązania chemiczne utrzymują atomy i cząsteczki razem. Wiązania są ważne przy określaniu chemicznego i fizycznego zachowania cząsteczek i atomów. Jak zaproponował amerykański chemik G.N. Lewis, atomy są stabilne, gdy zawierają osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej. Większość atomów ma mniej niż osiem elektronów w swoich powłokach walencyjnych (z wyjątkiem gazów szlachetnych z grupy 18 układu okresowego); dlatego nie są stabilne. Atomy te zwykle reagują ze sobą, aby stać się stabilnymi. W ten sposób każdy atom może osiągnąć elektroniczną konfigurację gazu szlachetnego. Wiązanie kowalencyjne to jedno takie wiązanie chemiczne, które łączy atomy w związkach chemicznych. Wiązania wodorowe są przyciąganiami międzycząsteczkowymi między cząsteczkami.

Wiązania wodorowe

Gdy wodór zostanie przyłączony do atomu elektroujemnego, takiego jak fluor, tlen lub azot, powstanie wiązanie polarne. Z powodu elektroujemności elektrony w wiązaniu będą bardziej przyciągane do atomu elektroujemnego niż do atomu wodoru. Dlatego atom wodoru otrzyma częściowy ładunek dodatni, podczas gdy bardziej elektroujemny atom otrzyma częściowy ładunek ujemny. Kiedy w pobliżu znajdują się dwie cząsteczki o takim rozdzieleniu ładunku, pomiędzy wodorem i ujemnie naładowanym atomem pojawi się siła przyciągania. Ta atrakcja jest znana jako wiązanie wodorowe. Wiązania wodorowe są stosunkowo silniejsze niż inne interakcje dipolowe i determinują zachowanie molekularne. Na przykład cząsteczki wody mają międzycząsteczkowe wiązanie wodorowe. Jedna cząsteczka wody może tworzyć cztery wiązania wodorowe z inną cząsteczką wody. Ponieważ tlen ma dwie samotne pary, może tworzyć dwa wiązania wodorowe z dodatnio naładowanym wodorem. Następnie dwie cząsteczki wody można nazwać dimerem. Każda cząsteczka wody może wiązać się z czterema innymi cząsteczkami ze względu na zdolność wiązania wodoru. Powoduje to wyższą temperaturę wrzenia wody, nawet jeśli cząsteczka wody ma niską masę cząsteczkową. Dlatego energia potrzebna do zerwania wiązań wodorowych, gdy przechodzą do fazy gazowej, jest wysoka. Ponadto wiązania wodorowe determinują strukturę krystaliczną lodu. Unikalny układ kraty lodowej pomaga jej unosić się na wodzie, a tym samym chroni życie wodne w okresie zimowym. Poza tym wiązanie wodorowe odgrywa istotną rolę w układach biologicznych. Trójwymiarowa struktura białek i DNA opiera się wyłącznie na wiązaniach wodorowych. Wiązania wodorowe można zniszczyć przez ogrzewanie i siły mechaniczne.

Wiązania kowalencyjne

Kiedy dwa atomy o podobnej lub bardzo niskiej różnicy elektroujemności reagują razem, tworzą kowalencyjne wiązanie, dzieląc elektrony. Oba atomy mogą uzyskać elektroniczną konfigurację gazu szlachetnego, dzieląc elektrony w ten sposób. Cząsteczka jest produktem powstałym w wyniku tworzenia wiązań kowalencyjnych między atomami. Na przykład, gdy te same atomy są połączone, tworząc cząsteczki takie jak Cl₂₎, H.₂₎, lub P₄, każdy atom jest związany z innym wiązaniem kowalencyjnym. Cząsteczka metanu (CH₄) ma również wiązania kowalencyjne między atomami węgla i wodoru. Metan jest przykładem cząsteczki posiadającej wiązania kowalencyjne między atomami o bardzo niskiej różnicy elektroujemności.