Covalente binding
Covalente bindingen zijn chemische bindingen tussen twee niet-metalen atomen. Een voorbeeld is water, waar waterstof (H) en zuurstof (O) zich binden om te maken (H2O). Een volledige buitenste schil heeft meestal acht elektronen, of twee in het geval van waterstof of helium. Valentie-elektronen zijn de elektronen die relatief losjes in de buitenste schil van het atoom worden vastgehouden. De structuur van de elektronenhuiden wordt bepaald door de kwantummechanica).
Het aantal elektronen in een atoom wordt bepaald door het aantal protonen in het atoom. Elektronen draaien in een baan om de atoomkernen, en ze zijn als een soort van wazige orbitale paden rond een atoomkern. De eerste laag heeft tot twee elektronen. De lagen daarna bevatten meestal tot acht. Covalente bindingen worden gevormd door atomen die valentie-elektronen delen.
Als bijvoorbeeld een atoom negen elektronen had, dan draaien de eerste twee zeer dicht bij de kern, de volgende zeven iets verder weg. De buitenste zeven elektronen worden minder strak vastgehouden dan de binnenste twee elektronen omdat ze verder weg zijn van de positief geladen kern. Als dit atoom dicht bij een ander atoom komt, met een losjes gehouden elektron in zijn buitenste schil, zal een nieuwe baan beschikbaar komen voor het losjes gehouden elektron. Deze nieuwe elektronenbaan is gebonden aan beide atoomkernen en heeft een lager energieniveau dan de oorspronkelijke elektronenbaan. Het elektron kan er spontaan naartoe springen en met de overtollige energie een foton uitzenden. Nu hebben we een elektron dat in een baan om beide atomen draait waardoor het elektron een kleine netto positieve lading heeft en het andere atoom een kleine netto negatieve lading. De twee atomen worden nu bij elkaar gehouden door de elektromagnetische aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ladingen. Dit wordt een covalente binding genoemd. Om deze binding te verbreken is dezelfde hoeveelheid energie nodig als bij de vorming ervan is vrijgekomen.
Een watermolecuul bestaat uit een zuurstofatoom en twee waterstofatomen die door een covalente binding bij elkaar worden gehouden. In dit geval deelt het zuurstofatoom één elektron met elk waterstofatoom. Dit betekent dat het zuurstofatoom een kleine netto positieve lading heeft en het waterstofatoom een kleine netto negatieve lading. Hierdoor worden de zuurstof- en waterstofatomen naar elkaar aangetrokken door de elektromagnetische kracht. Hierdoor is het watermolecuul een polair molecuul: de lading is niet gelijkmatig verdeeld.
Covalente waterbindingen (H2O)
Soorten covalente binding
Atoombanen (met uitzondering van s-baanbanen) maken verschillende soorten covalente bindingen:
- Sigma (σ) bindingen zijn de sterkste covalente bindingen. Ze hebben frontale overlapping van orbitalen op twee verschillende atomen. Een enkele binding is meestal een σ-binding.
- Pi (π) bindingen zijn zwakker en zijn te wijten aan zijdelingse overlapping tussen p (of d) banen.
- Een dubbele binding tussen twee gegeven atomen heeft een σ en een π-binding, en
- een drievoudige obligatie heeft een σ en twee π obligaties.
Covalente bindingen zijn zwakker dan ionische bindingen en hebben een lager smeltpunt. Het zijn over het algemeen ook slechte geleiders van elektriciteit en warmte.
Obligatielengte
In de chemie is de bindingslengte de maat voor de grootte van een covalente binding. Omdat de moleculen erg klein zijn, worden ze gemeten in picometers, oftewel ongeveer een miljoenste van een miljardste van een meter.
De chemie van moleculen wordt vooral verklaard door hun bindingen, en hun bindingen worden veroorzaakt door hun elektronenstructuur.
Tekening van benzeen. De bindingslengtes en bindingshoeken worden getoond.
Gerelateerde pagina's
- Valency
Vragen en antwoorden
V: Wat is een covalente binding?
A: Een covalente binding is een chemische binding tussen twee niet-metaalatomen, waarbij de atomen valentie-elektronen delen. Hierdoor ontstaat een elektronenbaan die gebonden is aan beide atoomkernen en een lager energieniveau heeft dan de oorspronkelijke elektronenbaan. Als gevolg daarvan heeft het atoom dat het elektron leverde een kleine netto positieve lading en heeft het andere atoom een kleine netto negatieve lading, die bij elkaar worden gehouden door een elektromagnetische aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ladingen.
V: Hoeveel elektronen heeft een atoom gewoonlijk in zijn buitenste schil?
A: De buitenste schil van een atoom bevat gewoonlijk maximaal acht elektronen, of twee in het geval van waterstof of helium.
V: Wat bepaalt het aantal elektronen in een atoom?
A: Het aantal elektronen in een atoom wordt bepaald door het aantal protonen in het atoom.
V: Hoe ontstaan covalente bindingen?
A: Covalente bindingen ontstaan wanneer atomen dicht bij elkaar komen en één los gehouden elektron van één atoom in een nieuwe baan springt die gebonden is aan beide atoomkernen met een lager energieniveau dan voorheen. Hierdoor krijgt het ene atoom een kleine netto positieve lading en het andere een kleine netto negatieve lading, waardoor een elektromagnetische aantrekkingskracht tussen hen ontstaat.
V: Wat voor soort molecuul is water?
A: Watermoleculen bestaan uit een zuurstofatoom en twee waterstofatomen die door covalente bindingen bijeengehouden worden, waardoor het een polaire molecule is omdat de lading niet gelijkmatig verdeeld is.
V: Waar draaien elektronen rond atoomkernen?
A: Elektronen draaien rond atoomkernen als vage banen.
