Atom tuzilishining elektron nazariyasi yuzaga kelgandan so’ng 1916 yilda Lyuis va 1927 yilda V. Geytler va F. London vodorod molekulasining hosil bo’lishini nazariy o’rganib, quyidagi fikmi ilgari surdilar. Ma’lumki, vodorod molekulasi ikkita vodorod atomining birikishidan hosil bo’ladi: H + H = H2. Alohida turgan vodorod atomlarini H (a) va H(b) deb belgilasak, ularning elektron formulasi 1s1 (a) va 1s1(b) bo’lib, ularning asosida hosil bo’layotgan H2 molekulasining to’lqin funksiyasi ikki xil yozilishi mumkin. Bu elektronlaming yadrolar o’rtasida almashina olishi tufayli ro’y beradigan holat.
ψI =φ(a)1φ(b)2 va ψII =φ(b)1φ(a)2
Hosil bo’lgan molekulaning funksiyasi bu ikki holat funksiyalarining “chiziqli kombinatsiyasi” sifatida yozilishi mumkin:
ψI =c1ψI +c2ψII =c1φ(a)1φ(b)2 + c2φ(b)1φ(a)2
Bundan shunday xulosa kelib chiqadi, vodorod atomlari r masofaga o’zaro yaqinlashganda 1-vodorod atomining elektroni 2-vodorod atomi yadrosiga, 2-vodorod atomi elektroni 1-vodorod atomi yadrosiga tortiladi. Shu vaqtda, bir xil zaryadli bo’lgani uchun, elektronlar o’rtasida o’zaro va yadrolar o’rtasida itarilish kuchlari yuzaga kelib r = 0,074 X masofada tortishuv kuchlari bilan itarilish kuchlari tenglashadi. Natijada 2 yadroli va 2 elektronli yagona sistema hosil bo’lad.
Bu holat yuz berishi uchun 1-vodorod atomida elektron spini (↑↓)to’g’ri, 2- vodorod atomi elektron spini(↓) teskari yo‘nalgan bo‘lishi shart. Agar bu shartbajarilmasa (↑↑) yoki (↓↓) ikkala yadro o‘rtasidagi elektronlar bulutining zichligi minimal (ψmol = 0) bo’ladi va kimyoviy bog’lanish yuzaga kelmaydi.
a — qarama — qarshi va b — bir xil spinli elektron bulutlarining o’zaro qoplanishi
Yuqoridagilardan kelib chiqib, kovalent bog’lanishga ta’rif bersak: kovalent bog’lanish — elektron juftlari vositasida hosil bo’lgan bog’lanishdir. Bunda kimyoviy bog’lanishda ishtirok etuvchi atomlardagi bir yoki bir nechta toq spinli elektronlar boshqa atomdagi toq spinli elektronlar bilan elektron juftlari hosil qilib, har bir elektron jufti bitta kimyoviy bog’lanish hosil qiladi. Shunga ko’ra, atomlar o’rtasida bir bog’, qo’shbog’, uchbog’ hosil bo’ladi. Elektron juftlari bir xil element yoki turli element atomlari o’rtasida hosil bo’lishi mumkin:
Kovalent bog’lanish hosilbo’lishida atomning tashqi elektron qavatidagi barcha toq elektronlar va ba’zi hollarda juft elektronlar ham ishtirok etadi. Bu elektronlar soniga ko’ra birikmalarda har bir element atomining valentligi(hosil qilgan bog’Ianishlar soni) aniqlanadi. Har qanday kovalent bog’lanish quyidagi xossalari bilan boshqa bog’lanishlardan ajralib turadi.
Kovalent bog’lanish yo‘nalganlik xossasiga ega. Kovalent bog’lanish s- ,p-, d-elektron orbitallardagi elektronlarning o’zaro juftlashuvi sababli yuzaga keladi. Ma’lumki, bu orbitallar fazoda ma’lum yo’nalish (X, Y, Z) bo’yicha joylashgan. Shu sababli,har bir bog’lanishning hosil bo’lishida toq elektronlar joylashgan elektron orbitallari bir-birlari bilan aniq yo’nalish bo’yicha «qoplanib» kimyoviy bog’ hosil qiladi. Agar ularning yo’nalishlari bir-biriga mos kelmasa, bu toq elektronlar o‘zaro juftlasha olmaydi va kimyoviy bog’lanish hosil bo’lmaydi.
Hosil bo’lgan kimyoviy bog’lar ham fazoda o’z yo’nalishlariga ega bo’ladi. Bu bog’larning fazoda joylashuviga ko’ra σ — “sigma”, π— “pi” bog’lanishlar bor. Sigma bog’lanish—ikkala birikuvchi atomlarning yadrolarini tutashtiruvchi to’g’ri chiziq (chiziqlar)bo’ylab joylashgan bog’lanishdir. π — bog’lanish fazoda σ — bog’lanishga nisbatan perpendikulyar joylashgan tekislik bo’yicha p — elektron orbitallaming o’zaro qoplanishidan hosil bo’ladigan bog’lanishdir. π — bog’lari qo’shbog’ yoki uchbog’lar hosil bo’lganda yuzaga keladi. Barcha birlamchi bog’lar, qo’sh va uchbog’lardan bittasi σ—bog’lardir, qolganlari π — bog’larbo’lib, ular σ-bog‘lariga nisbatan kuchsizdir.
Kovalent bog’lanish to‘yinuvchanlik xosasiga ega. Chunki bu bog’lanish toq elektronlarning juftlashishi hisobiga hosil bo’lgani uchun atomda nechta toq elektron bo’lsa, u shuncha kovalent bog’ hosil qiladi. Masalan: vodorod atomida 1 ta toq elektron bor, shuning uchun u bitta kovalent bog’ hosil qiladi, kislorodda 2 ta toq elektron — 2 ta kovalent bog’, azotda 3 ta toq elektron—3 ta kovalent bog’ hosil qiladi. Boshqacha qilib aytganda, kovalent bog’lanishda ishtirok etuvchi atomlar o’ztoq elektronlari soniga teng bog’lar hosil qilib, valentliklarini to’yintiradi. Lekin kovalent bog’lar donor-akseptor mexanizm bo’yicha ham hosil bo’la oladi. Shuning uchun azotning maksimal kovalentligi to’rtga teng. Bunga atomlarning kovalentligi ham deyiladi.
Kovalent bog’lanish qutbsiz va qutbli kovalent bog’lanishga bo’linadi. Bu bog’lanishning donor-akseptor turi ham mavjud bo’lib, alohida o’rganiladi.
Qutbsiz kovalent bog‘lanish
Elektromanfiyliklari birxil (yoki o’zaro juda yaqin) bo’lgan elementlar atomlari o’rtasida yuzaga keladigan bog’lanish qutbsiz kovalent bog’lanish deyiladi. Masalan: H2,O2, Cl2 F2, Br2,N2,I2 —kabi molekulalardagi bog’lanishlar elektronlar jufti vositasida hosil bo’lgan. Har ikkala birikuvchi atomlar bir elementga tegishli bo’lgani uchun ularning elektromanfiyliklari bir-biriga teng.
Shu sababli ikkala atom yadrolari bog’lovchi elektronlar juftini barobar kuch bilan o’z tomoniga tortadi va bu elektronlar jufti ikkala yadroning o’rtasida bir xil masofada joylashadi, zaryadlarning markazi molekula simmetriya o’qi bilan mos tushadi, molekula qutbsiz bo’ladi. Qutbsiz kovalent bog’lanishli moddalar asosan gaz holatida, suyuq (Br2) va ba’zan (I2) kristall holatida bo’ladi. Suyuq holdagilari oson bug’lanadigan, kristall holatidagilari (I2) bosim past bo’lganda suyuqlanmasdan gaz holatiga o’tish (sublimatsiyalanish) xossasiga ega bo’ladi. Ularn suvda kam eruvchan moddalar qatoriga kiradi.
Qutbli kovalent bog’lanish
Elektromanfiyliklari bir-biridan farq qiluvchi turli elementlar atomlari o’rtasida hosil bo’ladigan kovalent bog’lanish — qutbli bog’lanish deyiladi.
Qutbli bog’lanishli molekulalar qatoriga: H2O, NH3, HCl, HF, HBr, HJ,H2S, H2Se larni kiritish mumkin. Agar HCl molekulasidagi kovalent bog‘ning hosil bo’Iishi tahlil etilsa, vodorod atomining elektromanfiyligi 2,1, xlor atominiki—3,0 ga teng. Ko’rinib turibdiki, xlorning elektromanfiyligi vodorodnikiga nisbatan qariyb 1,5 marta ko‘p. Shu sababli H—Cl bog’ini hosil qilgan elektronlar juftini Cl atomi o‘z tomoniga tortadi HCl va molekulada zaryadlaming notekis taqsimlanishi tufayli vodorod qisman musbat ( δ+) va xlor atomi manfiy (δ—) zaryadlanib qoladi:
Hδ+— Clδ-. Molekula simmetrik bo’lmasdan, “ellips” ko’rinishida bo’lib, musbat va manfiy zaryadlaming og’irlik markazlari o’zaro mostushmay qoladi, molekula qutbli zarracha—“dipol’ga aylanadi.
NEM < 0,4 ≤ NEM ≤ 1,7 ≤ NEM
Qutbsiz qutbli ion
Qutbli molekulalardan iborat molekulalar gazsimon (NH3, HF, HCl, HBr, HJ, H2S) va suyuq (H2O) holatda bo’ladi. Ularning suvda eruvchanliklari, reaksiyaga kirishish qobiliyatlari qutbsiz kovalent bog’lanishli moddalarga nisbatan ancha yuqori. Qutbli molekulalaming qutblanganlik datajasini tavsiflash uchun “dipol monienti” tushunchasi kiritilgan.
