Covalente bindingen

Overzicht

Wanneer twee atomen elektronen delen om hun valentieschalen op te vullen, creëren ze een covalente binding. De elektronegativiteit van een atoom – de kracht waarmee gedeelde elektronen naar een atoom worden getrokken – bepaalt hoe de elektronen worden gedeeld. Moleculen gevormd met covalente bindingen kunnen polair of apolair zijn. Atomen met een vergelijkbare elektronegativiteit vormen apolaire covalente bindingen; de elektronen worden gelijk verdeeld. In atomen met een andere elektronegativiteit zijn de elektronen ongelijk verdeeld, waardoor polaire bindingen ontstaan.

Een covalente binding wordt gevormd door twee gedeelde elektronen

Het aantal covalente bindingen dat een atoom kan vormen, wordt bepaald door het aantal valentie-elektronen dat het heeft. Zuurstof heeft bijvoorbeeld zes van de acht mogelijke valentie-elektronen, wat betekent dat elk zuurstofatoom nog twee elektronen nodig heeft om stabiel te worden. Zuurstof kan een enkele bindingen vormen met twee andere atomen, net zoals wanneer het water vormt met twee waterstofatomen (chemische formule H ₂ O). Zuurstof kan ook een dubbele binding vormen met slechts één ander atoom dat ook nog twee elektronen nodig heeft om zijn octet te voltooien (bijv. een ander zuurstofatoom). Koolstof heeft vier valentie-elektronen en kan daarom, zoals in methaan (CH ₄ ), vier covalente bindingen vormen.

Wanneer een covalente binding wordt gemaakt, delen beide atomen een paar elektronen in een hybride orbitaal die qua vorm verschilt van een normale orbitaal. De elektronen die aan de binding deelnemen, draaien dus in een gemodificeerde baan rond de kernen van beide atomen. Covalente bindingen zijn sterk en kunnen, eenmaal gevormd, niet worden verbroken door fysieke krachten.

Elektronegativiteit bepaalt of een molecuul polair of apolair is

Elektronegativiteit is de neiging van een atoom om elektronen in een binding aan te trekken. De elektronegativiteit van atomen neemt af in de diagonale richting naar links, dus fluor in de rechterbovenhoek van het periodiek systeem is het meest elektronegatief en de atomen in de linksonder zijn het minst elektronegatief (bijv. francium of Fr). Als atomen enorm verschillen in elektronegativiteit, dan zullen ze waarschijnlijk ionen vormen in plaats van covalente bindingen. Voor atomen die covalente bindingen met elkaar vormen, bepalen de waarde van hun elektronegativiteit of de binding polair of apolair zal zijn.

Een apolaire binding is er een waarin de elektronen gelijk worden verdeeld en er is geen lading over het molecuul. In een polaire binding, het ene atoom is elektronegatiever dan het andere en trekt de elektronen naar zich toe. Polaire bindingen hebben aan de ene kant een gedeeltelijke negatieve lading en aan de andere kant een gedeeltelijke positieve lading. Dit is een belangrijke eigenschap en zorgt ervoor dat polaire moleculen zich anders gedragen dan apolaire moleculen.

Polaire moleculen zijn hydrofiel omdat hun gedeeltelijke ladingen naar andere geladen moleculen worden getrokken, wat ook betekent dat ze oplosbaar zijn in water. apolaire moleculen, die stukken koolwaterstoffen, zoals vetten bevatten, zouden hydrofoob zijn. In tegenstelling tot polaire moleculen lossen apolaire moleculen niet op in water. Cellen zijn vaak omgeven door vloeistof en hebben een cytoplasma dat water bevat. De manier waarop een molecuul interageert met water en andere geladen moleculen heeft dus invloed op hoe het door cellen getransporteerd en gebruikt wordt.