مقدمه ای بر انواع مختلف پیوندهای شیمیایی با مثال ها

یک پیوند شیمیایی، پیوندی است که در آن اتم ها به هم متصل می باشند. این مقاله در رابطه با انواع پیوندهای شیمیایی بحث می کند.
یکی از اولین نظریه هایی پیوند شیمیایی ظاهرا توسط لوکرتیوس شاعر رومی معروف که نویسنده ی کتاب ماهیت چیزها بود، ایجاد شد. این شاعر توصیف می کند که یک پیوند شیمیایی هنگامی که دو اتم مشابه با هم پیوند می خورند، تشکیل می شود.
انواع مختلفی از پیوندهای شیمیایی، بسته به خواص شیمیایی و نیروهای جاذبه ی حاکم بر اتم ها وجود دارد. از نظر مقایسه، درست مانند پیوندهای عاطفی با افراد اطراف ما که جوامع را ایجاد می کند، پیوندهای شیمیایی تشکیل شده بین اتم ها نیز منجر به تشکیل ترکیبات می گردد. برخی پیوندها ضعیف تر از بقیه هستند، و می توانند به آسانی شکسته شوند. اتم ها با همدیگر یا توسط به اشتراک گذاشتن یا انتقال الکترون های لایه ی ظرفیت خود به اتم های دیگر تشکیل پیوند شیمیایی می دهند، به طوری که به پیکربندی گازهای نجیب پایدار دست می یابند که قاعده ی اکتات نام دارد. الکترون های لایه‎ی ظرفیت این الکترون ها در خارجی ترین مدار یک پوسته ی اتم یافت می شوند. چهار نوع پیوند شیمیایی وجود دارد: پیوند کوالانسی، پیوند یونی، پیوند فلزی و پیوند هیدروژنی.

پیوند کوالانسی

پیوند کوالانسی یک نوع پیوند شیمیایی بوده که در آن یک و یا چند جفت الکترون در میان دو و یا چند اتم به اشتراک گذاشته شدهاند.
آن ها بین اتم های عناصر مشابه، بدون تفاوت الکترونگاتیویته (مانند H-H, Cl-Cl و غیره)، یا بین دو اتم از عناصر مختلف که دارای مقدار بسیار کوچکی تفاوت الکترونگاتیویته هستند (مانند هیدروژن کلرید، دی اکسید کربن و غیره) تشکیل می گردد.
از آن جا که، الکترون ها به اشتراک گذاشته شده اند و هیچ گونه انتقال الکترونی صورت نمی گیرد، هیچ یونی تشکیل نمی شود.
پیوندهای کوالانسی می توانند بسته به تعداد جفت الکترون های به اشتراک گذاشته شده به سه نوع تقسیم شوند. انرژی پیوند و طول پیوند از پیوند یگانه تا پیوند سه گانه افزایش می یابد.

پیوند یگانه کوالانسی

یک پیوند یگانه ی کوالانسی پیوندی است که در آن دو اتم یک جفت الکترون را توسط به اشتراک گذاری یک الکترون از هر کدام به اشتراک می گذارند. معمول ترین مثال از این نوع پیوند بین دو اتم هیدروژن می باشد.

پیوند دوگانه ی کوالانسی

یک پیوند دوگانه ی کوالانسی شامل به اشتراک گذاری دو جفت الکترون لایه ی ظرفیت به منظور دستیابی به ثبات می باشد. برای مثال دی اکسید کربن، اکسیژن و غیره. یک اتم کربن حاوی چهار الکترون در لایه ی ظرفیت خود بوده و نیازمند چهار الکترون به منظور دستیابی به پیکربندی گازهای نجیب می باشد.

پیوند کوالانسی سه گانه

یک پیوند کوالانسی سه گانه، پیوند کوالانسی تشکیل شده بعد از به اشتراک گذاری سه جفت الکترون می باشد. پیوندهای سه گانه ی کوالانسی ضعیف تر از پیوندهای دوگانه و یگانه می باشند. شایع ترین مثال از این نوع پیوند، پیوند بین دو اتم نیتروژن می باشد.

پیوند یونی

پیوند یونی نوعی از پیوند شیمیایی بوده که در آن یک اتم الکترون لایه ی ظرفیت خود را به الکترون دیگر، به منظور به دست آوردن ثبات مطابق با قانون اوکتت انتقال می دهد یا از آن دور می کند. بنابراین، یون هایی با بار مخالف تشکیل می شود.
هنگامی که پیوند یونی تشکیل می شود، یک یون منفی و یک یون مثبت تشکیل شده که به همدیگر متصل می گردند، در نتیجه پیوند حفظ می گردد.
نیروی جاذبه بین یون های منفی و مثبت هنگامی که فاصله ی بین اتم ها کاهش می یابد، افزایش پیدا می کند.
پیوندهای یونی تشکیل شده بین فلزات و غیر فلزات، تفاوت الکترونگاتیویته ی بزرگ قابل توجهی دارند.
پیوندهای یونی ضعیفتر از پیوندهای کوالانسی هستند.

مثال

رایج ترین و محبوب ترین مثال از پیوند یونی سدیم کلرید یا نمک طعام می باشد. سدیم دارای 11 الکترون (2،8،1)، با یک الکترون در بیرونی ترین لایه ی ظرفیت می باشد. بنابراین، سدیم قادر به دادن یک الکترون به منظور تشکیل یون سدیم می باشد، که به موجب آن به قانون اکتت رسیده و پایدارتر می گردد.
تا آ ن جا که به کلر مربوط می شود، این متعلق به گروه هالوژن بوده، دارای 17 الکترون (2،8،7)، با هفت الکترون در بیرونی ترین لایه ی آن می باشد. بنابراین، کلر می تواند به آسانی یک الکترون را به منظور تشکیل یون کلر به دست آورد، در نتیجه به قانون اکتت رسیده و پایدارتر می گردد.
هنگامی که یک اتم سدیم در تماس با یک اتم کلر قرار می گیرد، اتم سدیم به آسانی الکترون خود را به منظور تشکیل یک یون سدیم پایدارتر می دهد، در حالی که اتم کلر به آسانی الکترون را به منظور تشکیل یک یون کلر پایدارتر می پذیرد.
یون های حاصل بارهای مخالف دارند، به همین دلیل همدیگر را جذب می کنند، تا زمانی که آن ها یکدیگر را لمس کنند و تشکیل مولکول کلرید سدیم را بدهند. نیروی جاذبه ی الکتریکی بین یونهای سدیم و کلر چیزی نیست جز پیوند یونی.
پیوندهای یونی قوی تر از پیوندهای کوالانسی نیستند، به همین دلیل ما قادر به شکستن نمک به قطعات کوچکتر هستیم.

پیوندهای فلزی

همانطور که از نام آن ها پیداست، پیوندهای فلزی پیوندهای شیمیایی تشکیل شده بین اتم های فلز، با الکترونگاتیویته ی پایین و آن هایی که الکترون های لایه ی ظرفیت خود را به صورت محکم نگه نمی دارند، می باشند
پیوندهای فلزی می تواند بین دو اتم فلز یک عنصر یکسان مانند دو اتم آلومنیوم یا بین دو اتم فلزی عناصر مختلف مانند Cu و kkkk به منظور تشکیل آلیاژ تشکیل گردد.
الکترون های لایه ی ظرفیت در میان همه ی اتم های فلزی ماده به اشتراک گذاشته شده، بنابراین، تشکیل یک ابر الکترونی منفی و یک یون مثبت از فلز را می دهند.
دریایی از الکترون ها به طور معمول در همهی یون های مثبت فلزی در نظر گرفته می شوند و به صورت آزادانه در سراسر دریا حرکت می کنند. بنابراین، برخلاف پیوندهای کوالانسی یا یونی، پیوندهای فلزی توسط اتم ها نگه داشته نمی شوند.
این دریای الکترون ها دلیلی است که فلزات قادر به هدایت الکتریکی و گرما در فلزات هستند.

مثال

آلومینیوم عدد اتمی 13، با سه الکترون در بیرونی ترین لایه ی خود دارد. این سه الکترون به صورت آزادانه توسط هسته در مقایسه با آن ها در دو لایه ی داخلی قرار دارند. این اتم ها در لایه ی ظرفیت الکترون های دیگر اتم های آلومینیوم متمرکز بوده و به صورت آزادانه در سراسر این دریای الکترون حرکت می کنند. عدم استقرار یون های آلومینیوم را تشکیل می دهند.

پیوندهای هیدروژنی

پیوندهای هیدروژنی در مولکول هایی با پیوندهای کوالانسی قطبی رخ می دهد.
پیوندهای هیدروژنی ضعیف ترین نوع پیوندها بوده که بین دو اتم تشکیل می شود.
یک پیوند هیدروژنی بین هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیویته تشکیل شده که بخشی از مولکول دیگر می باشد.

مثال

رایج ترین مثال از پیوند هیدروژنی آب می باشد. آب توسط تشکیل پیوند کوالانسی بین دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن شکل می گیرد. از آن جا که اتم اکسیژن الکترونگاتیوتر می باشد، جفت الکترون های به اشتراک گذاشته شده را به سمت خود کشیده، بنابراین به یک بار منفی جزئی دست یافته، در حالی که اتم هیدروژن یک بار مثبت جزئی به دست می آورد. این مولکول آب برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی مناسب می باشد.
یک اتم هیدروژن از مولکول آب به سمت اتم اکسیژن دیگر مولکول آب به منظور تشکیل یک پیوند هیدروژنی بین دو مولکول آب جذب می گردد. هنگامی که این مولکول های آب با دیگر مولکول های آب برخورد می کنند، پیوندهای مشابه رخ داده و پیوندهای هیدروژنی ضعیف تشکیل می گردد. بنابراین آب به واسطه ی پیوند هیدروژنی باقی می ماند.