Τι τύπος δεσμού ενώνει δύο άτομα υδρογόνου;
Ο δεσμός που ενώνει δύο άτομα υδρογόνου σε ένα μόριο αερίου υδρογόνου είναι ένας κλασικός ομοιοπολικός δεσμός. Ο δεσμός είναι εύκολο να αναλυθεί επειδή τα άτομα υδρογόνου έχουν μόνο ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο το καθένα. Τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο μονοηλεκτρονικό κέλυφος του ατόμου υδρογόνου, το οποίο έχει χώρο για δύο ηλεκτρόνια.
Επειδή τα άτομα υδρογόνου είναι πανομοιότυπα, κανένα δεν μπορεί να πάρει το ηλεκτρόνιο από το άλλο για να ολοκληρώσει το ηλεκτρονιακό του κέλυφος και να σχηματίσει έναν ιοντικό δεσμό. Ως αποτέλεσμα, τα δύο άτομα υδρογόνου μοιράζονται τα δύο ηλεκτρόνια σε έναν ομοιοπολικό δεσμό. Τα ηλεκτρόνια περνούν τον περισσότερο χρόνο τους ανάμεσα στους θετικά φορτισμένους πυρήνες υδρογόνου, προσελκύοντάς τους και τους δύο στο αρνητικό φορτίο των δύο ηλεκτρονίων.
TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)
Τα μόρια του αερίου υδρογόνου αποτελούνται από δύο άτομα υδρογόνου σε ομοιοπολικό δεσμό. Τα άτομα υδρογόνου σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς και σε άλλες ενώσεις, όπως στο νερό με άτομο οξυγόνου και στους υδρογονάνθρακες με άτομα άνθρακα. Στην περίπτωση του νερού, τα ομοιοπολικά συνδεδεμένα άτομα υδρογόνου μπορούν να σχηματίσουν πρόσθετους διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου που είναι πιο αδύναμοι από τους ομοιοπολικούς μοριακούς δεσμούς. Αυτοί οι δεσμοί δίνουν στο νερό ορισμένα από τα φυσικά του χαρακτηριστικά.
Ομοιοπολικοί δεσμοί στο νερό
Τα άτομα υδρογόνου στο H2 O μόριο νερού σχηματίζει το ίδιο είδος ομοιοπολικού δεσμού όπως στο αέριο υδρογόνο αλλά με το άτομο οξυγόνου. Το άτομο οξυγόνου έχει έξι ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του κέλυφος ηλεκτρονίων, το οποίο έχει χώρο για οκτώ ηλεκτρόνια. Για να γεμίσει το περίβλημά του, το άτομο οξυγόνου μοιράζεται τα δύο ηλεκτρόνια των δύο ατόμων υδρογόνου σε έναν ομοιοπολικό δεσμό.
Εκτός από τον ομοιοπολικό δεσμό, το μόριο του νερού σχηματίζει επιπλέον διαμοριακούς δεσμούς με άλλα μόρια νερού. Το μόριο του νερού είναι ένα πολικό δίπολο, που σημαίνει ότι το ένα άκρο του μορίου, το άκρο του οξυγόνου, είναι φορτισμένο αρνητικά και το άλλο άκρο με τα δύο άτομα υδρογόνου έχει θετικό φορτίο. Το αρνητικά φορτισμένο άτομο οξυγόνου ενός μορίου έλκει ένα από τα θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου ενός άλλου μορίου, σχηματίζοντας έναν δεσμό υδρογόνου διπόλου-διπόλου. Αυτός ο δεσμός είναι πιο αδύναμος από τον ομοιοπολικό μοριακό δεσμό, αλλά συγκρατεί τα μόρια του νερού μαζί. Αυτές οι διαμοριακές δυνάμεις δίνουν ειδικά χαρακτηριστικά στο νερό, όπως υψηλή επιφανειακή τάση και σχετικά υψηλό σημείο βρασμού για το βάρος του μορίου.
Ομοιοπολικοί δεσμοί άνθρακα και υδρογόνου
Ο άνθρακας έχει τέσσερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του κέλυφος ηλεκτρονίων, το οποίο έχει χώρο για οκτώ ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, σε μια διαμόρφωση, ο άνθρακας μοιράζεται τέσσερα ηλεκτρόνια με τέσσερα άτομα υδρογόνου για να γεμίσει το περίβλημά του σε έναν ομοιοπολικό δεσμό. Η ένωση που προκύπτει είναι CH4 , μεθάνιο.
Ενώ το μεθάνιο με τους τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς του είναι μια σταθερή ένωση, ο άνθρακας μπορεί να εισέλθει σε άλλες διαμορφώσεις δεσμών με υδρογόνο και άλλα άτομα άνθρακα. Η διαμόρφωση τεσσάρων εξωτερικών ηλεκτρονίων επιτρέπει στον άνθρακα να δημιουργήσει μόρια που αποτελούν τη βάση πολλών πολύπλοκων ενώσεων. Όλοι αυτοί οι δεσμοί είναι ομοιοπολικοί δεσμοί, αλλά επιτρέπουν στον άνθρακα μεγάλη ευελιξία στη δεσμευτική του συμπεριφορά.
Ομοιοπολικοί δεσμοί σε αλυσίδες άνθρακα
Όταν τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς με λιγότερα από τέσσερα άτομα υδρογόνου, επιπλέον ηλεκτρόνια δεσμού παραμένουν στο εξωτερικό περίβλημα του ατόμου άνθρακα. Για παράδειγμα, δύο άτομα άνθρακα που σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς με τρία άτομα υδρογόνου μπορούν το καθένα να σχηματίσει έναν ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ τους, μοιράζοντας τα μοναδικά εναπομείναντα ηλεκτρόνια τους. Αυτή η ένωση είναι το αιθάνιο, C2 H6 .
Ομοίως, δύο άτομα άνθρακα μπορούν να συνδεθούν με δύο άτομα υδρογόνου το καθένα και να σχηματίσουν έναν διπλό ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ τους, μοιράζοντας τα τέσσερα ηλεκτρόνια που έχουν απομείνει μεταξύ τους. Αυτή η ένωση είναι το αιθυλένιο, C2 H4 . Στο ακετυλένιο, C2 H2 , τα δύο άτομα άνθρακα σχηματίζουν έναν τριπλό ομοιοπολικό δεσμό και έναν απλό δεσμό με καθένα από τα δύο άτομα υδρογόνου. Σε αυτές τις περιπτώσεις, εμπλέκονται μόνο δύο άτομα άνθρακα, αλλά τα δύο άτομα άνθρακα μπορούν εύκολα να διατηρήσουν μόνο απλούς δεσμούς μεταξύ τους και να χρησιμοποιήσουν τα υπόλοιπα για να συνδεθούν με επιπλέον άτομα άνθρακα.
Προπάνιο, C3 H8 , έχει μια αλυσίδα τριών ατόμων άνθρακα με απλούς ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ τους. Τα δύο ακραία άτομα άνθρακα έχουν έναν απλό δεσμό με το μεσαίο άτομο άνθρακα και τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς με τρία άτομα υδρογόνου το καθένα. Το μεσαίο άτομο άνθρακα έχει δεσμούς με τα άλλα δύο άτομα άνθρακα και δύο άτομα υδρογόνου. Μια τέτοια αλυσίδα μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερη και αποτελεί τη βάση για πολλές από τις σύνθετες οργανικές ενώσεις άνθρακα που βρίσκονται στη φύση, όλες βασισμένες στο ίδιο είδος ομοιοπολικού δεσμού που ενώνει δύο άτομα υδρογόνου.
