Kovalentná väzba

Kovalentná väzba (z lat. co-, súčasne, valere, vládnuť) je typ chemickej väzby, ktorá vzniká medzi dvoma atómami, ktoré majú jeden alebo viac nespárených elektrónov, a rozdiel ich elektronegativít je malý. Kovalentná väzba je silnejšia ako vodíková väzba a je približne rovnako silná ako iónová väzba.

Kovalentná väzba v molekule vodíka.

Pri tvorení väzby sa elektrónové oblaky nespárených elektrónov navzájom prekryjú a splynú. Spoločný elektrónový oblak sprostredkuje väzbu medzi atómami. Tým si atómy doplnia počet elektrónov zvyčajne na taký, aký majú atómy najbližšieho vzácneho plynu v periodickej tabuľke.

Polarita väzby

Na základe rozdielu elektronegativít (χ) prvkov tvoriacich väzbu sa rozlišuje polárna a nepolárna kovalentnú väzbu. Pri nepolárnej väzbe je hodnota rozdielu 0 až 0,4. Polárna väzba je tvorená prvkami, ktorých rozdiel elektronegativít je väčší ako 0,4 a menší než 1,7. Väzby s rozdielom elektronegativít vačším ako 1,67 nazývame iónové väzby.

Príklad

Napríklad zlúčením dvoch atómov vodíka vzniká molekula vodíka H₂, v ktorej je spoločný dvojelektrónový orbitál patriaci obidvom atómom. Pri vodíku sa prekrývajú dva orbitály typu s (s—s). Oba atómy majú potom taký elektrónový obal ako atóm najbližšieho vzácneho plynu, hélia.

Podobne môže vzniknúť väzbový molekulový orbitál prekrytím a splynutím jednoelektrónových orbitálov p—p, ako je to napríklad pri zlučovaní dvoch atómov chlóru na molekulu Cl₂. Splynutím jedného orbitálu s a jedného orbitálu p môže vzniknúť napríklad kovalentná väzba medzi vodíkom a chlórom, čím vzniká chlorovodík (HCl).

Pri vzniku zlúčenín kovov skupín sa uplatňujú pri tvorení kovalentnej väzby aj orbitály d predposlednej elektrónovej vrstvy, takže môžu vznikať väzbové molekulové orbitály s—d, p—d, d—d.

História objavu

Lewisove štruktúry.

Objav kovalentnej väzby sa pripisuje Gilbertovi Lewisovi, ktorý v roku 1916 opísal poskytovanie elektrónového páru medzi atómami. Predstavil Lewisov zápis alebo elektrónový bodový zápis, v ktorom sú valenčné elektróny (vo vonkajšej elektrónovej vrstve atómu) zakreslené ako body okolo atómu. Páry elektrónov nachádzajúce sa medzi atómami predstavujú kovalentné väzby. Viacnásobné páry reprezentujú viacnásobné väzby – dvojitú alebo trojitú.

Pre pochopenie kovalentnej väzby je potrebné poznať kvantovú mechaniku. Walter Heitler a Fritz London ako prví v roku 1927 úspešne opísali kvantovo-mechanický model kovalentnej väzby v molekule vodíka. Ich práca bola založená na valenčných väzbových modeloch.

Väzbovosť

Pri kovalentných zlúčeninách sa nehovorí o mocenstve prvkov, ale o ich väzbovosti. Atóm prvku je toľkoväzbový, koľko kovalentných väzieb tvorí. V štruktúrnych vzorcoch zvýrazňujeme kovalentnú väzbu spojovníkom:

• H — H

atóm vodíka je jednoväzbový

• Cl — Be — Cl

atóm berýlia je dvojväzbový, atómy chlóru sú jednoväzbové

Chemický portál