پیوند کووالانسی
پیوند کووالانسی (Covalent bond) بین دو غیر فلز صورت می گیرد. پیوند کووالانسی از به اشتراک گذاشتن الکترون های تراز خارجی دو اتم برای رسیدن به وضعیت پایدار حاصل می شود. این پیوند بین اتم های عناصر نزدیک در جدول تناوبی تشکیل می شود. در این پیوند، اتم ها الکترون های خود را از دست نمی دهند، بلکه الکترون های قشر خارجی خود را به اشتراک می گذارند، به طوری که هر یک از دو اتم دارای قشر الکترونی کامل می شوند. برای اینکه یک عنصر پیوند کووالانسی داشته باشد، باید حداقل تراز الکترونی خارجی آن نیمه پر باشد. برای مثال در NH3، نیتروژن دارای 5 الکترون در تراز خارجی خود است و نیاز به 3 الکترون دیگر دارد تا لایه خارجی خود را کامل کند. هیدروژن دارای یک الکترون در تراز خارجی خود است. برای رسیدن به یک ساختار پایدار نیتروژن و هیدروژن رفتار متفاوتی نسبت به سدیم و کلر از خود نشان می دهند. یک اتم نیتروژن الکترون های سه اتم هیدروژن را به اشتراک می گیرد و به نوبه خود سه الکترون خود را با سه اتم هیدروزن برای تشکیل NH3 به اشتراک می گذارد. در این حالت یون تشکیل نمی شود و به جای آن پیوند قوی به واسطه جاذبه الکترون های به اشتراک گذاشته شده با هسته مثبت تشکیل می شود. HF، Cl2، N2 و O2 دارای پیوند کووالانسی هستند.
محاسبه نیروهای کووالانسی پیچیده تر از محاسبه نیروها در ترکیبات یونی است. شرط اولیه برای اینکه یک جسم جامد با نقطه ذوب بالا به وجود آید این است که پیوند کووالانسی بین تعداد زیادی از اتم ها تشکیل شود. در مولکول متان (CH4) که به صورت یک چهاروجهی منتظم است، اتم کربن به وسیله چهار اتم هیدروژن در گوشه های آن احاطه شده است و پیوند بین کربن و هیدروژن بیشتر به صورت کووالانسی است. هر گاه به جای اتم های هیدروژن در گوشه های چهاروجهی، اتم های کربن قرار گیرند، هر اتم کربن با اتم مجاور خود دو الکترون به اشتراک می گذارد و از طرفی هر اتم کربن نقطه آغازی برای پیوند با چهار اتم کربن دیگر است. بدین ترتیب یک مولکول بسیار بزرگ می تواند به وجود آید. در این نوع پیوند، آرایش اتم ها به متراکم ترین شکل نخواهد بود، بلکه توسط جهت پیوند کووالانسی مشخص خواهد شد، بدین گونه که اوربیتال های اتم های مجاور برای به اشتراک گذاشتن الکترون خود در امتداد هم قرار می گیرند، در نتیجه پیوند حاصل جهت دار است و بنابراین در کربن جهت و فاصله هر اتم همسایه کاملا مشخص است و بدین ترتیب یک شبکه فضایی تشکیل می شود. در پیوند جهت دار مانند الماس، اتم ها در وضعیت خاص نسبت به یکدیگر قرار دارند. در پیوند غیر جهت دار اتم ها سعی دارند که اطراف خود را با اتم پر کرده و ساختمان اتمی متراکمی بسازند.
این گونه پیوند کووالانسی، اتم ها را بسیار محکم به یکدیگر اتصال می دهد و موجب سختی بسیار زیاد و نقطه ذوب بسیار بالای الماس (3800oC) یک چنین ساختاری در عناصری مانند گالیم و سیلیسیم نیز دیده می شود. در سیلیسیم، که دارای ظرفیت 4 است، کامل کردن الکترون در تراز خارجی خود را با به اشتراک گذاشتن الکترون های آن با چهار اتم سیلیسم مجاور به دست می آورد. در سیلیسیم با ظرفیت 4، باید چهار پیوند کووالانسی تشکیل شود. هر پیوند بیانگر یک پیوند کووالانسی است. از این رو هر اتم سیلیسیم با چهار پیوند کووالانسی به چهار اتم همسایه پیوند می خورد.
اگر چه پیوند های کووالانسی بسیار قوی هستند، لیکن مواد با این نوع پیوند، دارای چکش خواری ضعیف و هدایت الکتریکی پایین هستند. برای اینکه یک الکترون حرکت کند و جریان را حمل کند، پیوند کووالانسی باید شکسته شود که به دما و ولتاژ های زیاد نیاز دارد. از این رو مواد دارای پیوند کووالانسی ترد هستند و همانند یک عایق الکتریکی عمل می کنند. بسیاری از سرامیک ها و پلیمر ها یا کاملا دارای پیوند کووالانسی هستند یا بخشی از پیوند آن ها کووالانسی است.
کربن داراری دو ساختار بلوری متفاوت است، یکی الماس و دیگری گرافیت. در ساختار گرافیت هر سه اتم کربن دارای پیوند اشتراکی با زاویه 120 درجه نسبت به یکدیگر هستند و در یک صفحه قرار دارند. این باعث به وجود آمدن یک ساختار شش ضلعی (هگزاگونال) می شود که تمام اتم های آن در یک صفحه واقع هستند. ساختار گرافیت متشکل از تعداد زیادی از این صفحات است که توسط نیرو های ثانویه ضعیف (پیوند واندوالس) به به یکدیگر اتصال می یابند. به سبب همین پیوند ضعیف است که لایه های گرافیت روی یکدیگر لغزش می کنند. به این دلیل است که گرافیت دارای قابلیت هدایت الکتریکی است، در صورتی که الماس هادی الکتریسیته نیست.
 |
 |
 |
منابع و پیوندها
گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن
احمد رزاقیان، خواص فیزیکی مواد مبانی متالورژی فیزیکی، انتشارات دانشگاه بین المللی امام خمینی، 1390.
برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است
پیوند کووالانسی از دید tebyan.net
حالت پیوند در بیشتر ترکیب ها، رفتاری بین حالت کووالانسی خالص و یونی خالص دارد. یکی از روش های بررسی خصلت بینابینی پیوند ها، به اندازه تغییر شکل یون استوار است. عقیده بر این است که کاتیون مثبت، ابر الکترونی آنیون منفی را جذب می کند و آن را از شکل کروی و متقارن خود خارج می سازد. این تغییر شکل، غلظت ابر الکترونی بین کاتیون و آنیون را در پیوند افزایش می دهد و خصلت کووالانسی جزئی در آن ایجاد می کند. هنگامی که این تغییر شکل خیلی زیاد باشد، خصلت کووالانسی، خصلت غالب در پیوند خواهد بود. میزان تغییر شکل آنیون با کوچک تر شدن اندازه کاتیون، بزرگ تر شدن اندازه آنیون و افزایش تعداد بارهای مثبت و منفی این دو یون بستگی مستقیم دارد...ادامه
پیوند کووالانسی از دید wikipedia.org
A covalent bond is the chemical bond that involves the sharing of pairs of electrons between atoms. The stable balance of attractive and repulsive forces between atoms when they share electrons is known as covalent bonding. For many molecules, the sharing of electrons allows each atom to attain the equivalent of a full outer shell, corresponding to a stable electronic configuration.Covalent bonding includes many kinds of interaction, including σ-bonding, π-bonding, metal-to-metal bonding, agostic interactions, and three-center two-electron bonds. The term covalent bond dates from 1939. The prefix co- means jointly, associated in action, partnered to a lesser degree, etc.; thus a co-valent bond, in essence, means that the atoms share valence, such as is discussed in valence bond theory. In the molecule H2, the hydrogen atoms share the two electrons via covalent bonding. Covalency is greatest between atoms of similar electronegativities. Thus, covalent bonding does not necessarily require the two atoms be of the same elements, only that they be of comparable electronegativity. Although covalent bonding entails sharing of electrons, it is not necessarily delocalized...more
پیوند کووالانسی از دید diffen.com
There are two types of atomic bonds - ionic bonds and covalent bonds. They differ in their structure and properties. Covalent bonds consist of pairs of electrons shared by two atoms, and bind the atoms in a fixed orientation. Relatively high energies are required to break them (50 - 200 kcal/mol). Whether two atoms can form a covalent bond depends upon their electronegativity i.e. the power of an atom in a molecule to attract electrons to itself. If two atoms differ considerably in their electronegativity - as sodium and chloride do - then one of the atoms will lose its electron to the other atom. This results in a positively charged ion (cation) and negatively charged ion (anion). The bond between these two ions is called an ionic bond...more
