Sampai sekarang, ikatan kovalen telah didefinisikan dalam hal bagaimana dua inti berbagi elektron, tanpa memperhitungkan sifatnya. Namun, ada perbedaan mencolok dalam hubungan ini.
Jika molekul H dipertimbangkan, di mana dua atom hidrogen berbagi sepasang elektron, pasangan ini akan tertarik dengan intensitas yang sama oleh dua inti. Hal yang sama terjadi dengan molekul klorin.
Di sisi lain, ketika atom yang berbeda terikat, ikatan ini tidak akan selalu dibuat secara simetris. Sebagai contoh kita dapat mempertimbangkan molekul asam klorida, dalam molekulnya kita memiliki atom hidrogen, terkait dengan satu klorin, pasangan elektron yang ditarik oleh kedua inti; perbedaan besar dalam keelektronegatifan atom-atom ini menghasilkan daya tarik yang lebih besar dari pasangan elektron ke inti klorin.
Dengan cara ini, awan elektronik yang membentuk ikatan akan terdistorsi, menghasilkan kekurangan elektron (atau muatan parsial positif) di sekitar hidrogen dan kelebihan elektron (atau muatan parsial negatif) di sekitar klorin.
Ikatan kovalen kemudian dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: ikatan di mana awan elektron tidak terpolarisasi, terbentuk dengan atom-atom dengan keelektronegatifan yang sama, dan ikatan yang terpolarisasi, dalam kasus inti dengan elektronegativitas yang sangat berbeda.
Kedua jenis ikatan kovalen ini dikenal sebagai ikatan kovalen polar dan nonpolar .
Sebagai hasil dari polarisasi ikatan kovalen, terjadi pembentukan dipol listrik. Dalam kasus asam klorida tersebut, pembentukan dipol listrik ini dapat terjadi sesuai dengan gambar berikut:
Pembentukan dipol listrik dalam molekul, seperti dalam kasus HCl, dapat dengan mudah diverifikasi secara eksperimental. Saat menerapkan medan listrik, molekul akan berputar agar sejajar dengan medan ini, seperti yang akan kami tunjukkan pada diagram berikut:
HCl
Perhatikan, misalnya, molekul CO2. Dalam senyawa ini, karbon memiliki dua ikatan dengan masing-masing oksigen, satu melalui orbital hibrida tipe sp dan yang lainnya melalui orbital p murni. Dengan cara ini, geometri molekul adalah linier, dengan sudut 180º antara ikatan rangkap. Mengingat elektronegativitas oksigen yang lebih tinggi dalam kaitannya dengan karbon, dua dipol listrik akan terbentuk dalam struktur ini sesuai dengan diagram di bawah ini. Jika vektor yang mewakili dipol ini ditambahkan, akan terlihat bahwa resultannya adalah nol. Dengan kata lain, molekul CO2, meskipun dibentuk oleh ikatan polar, akan menjadi nonpolar.
Dalam molekul air, H2O, atom oksigen memiliki hibridisasi tipe sp 3 , di mana dua orbital hibrid dengan sepasang elektron dan dua lainnya membentuk ikatan dengan atom hidrogen. Geometri molekul kemudian menjadi segitiga planar, dengan sudut 104,5º. Dua dipol kemudian terbentuk karena perbedaan elektronegativitas yang besar antara kedua atom ini. Jumlah dipol ini tidak nol, yang berarti bahwa molekul air memiliki polaritas yang dihasilkan, seperti dapat dilihat pada diagram di bawah ini:
Penjumlahan momen dipol dilakukan dengan menggunakan vektor. Untuk tugas ini, kita harus mengangkut semua vektor yang mewakili dipol listrik dalam molekul, mempertahankan kemiringan aslinya, sedemikian rupa sehingga awal yang satu bertepatan dengan akhir yang lain.
Vektor yang dihasilkan mewakili polarisasi yang dihasilkan dalam molekul kemudian diperoleh dengan menggabungkan awal vektor pertama dari jumlah dengan akhir yang terakhir.
Gaya Interaksi Antarmolekul
Pembentukan dipol listrik dalam molekul kovalen memiliki konsekuensi munculnya gaya elektrostatik di antara mereka. Artinya, dipol listrik akan menarik satu sama lain, menjaga molekul tetap bersama. Selain jenis interaksi ini yang dianggap lemah jika dibandingkan dengan ikatan kovalen, ada banyak gaya lain antara senyawa kimia, yang bertanggung jawab atas keberadaan wujud materi yang terkondensasi (padat dan cair). Di antara gaya interaksi antarmolekul, dua tipe dasar dapat diidentifikasi: gaya Van der Walls dan Ikatan Hidrogen.
Pasukan Van der Walls
Gaya Van der Walls bekerja antara ion, molekul dan atom, jenis utama yang dikenal sebagai ion-dipol, dipol-dipol, dipol terinduksi dan gaya London. Sangat kompleks untuk dijelaskan melalui matematika, melalui mekanika kuantum, interaksi ini. Namun, kita dapat menggambarkannya secara kualitatif dengan menganggapnya sebagai gaya tarik elektrostatik, seperti yang akan dilakukan di bawah ini:
- a) Gaya ion-dipol : ketika dipol listrik, misalnya molekul air, dipengaruhi oleh medan listrik yang dihasilkan oleh ion yang dapat berupa kation natrium, ia akan menyelaraskan diri ke medan dan tetap melekat pada sumber pembangkit. Dengan kata lain, dalam hal ini, oksigen di dalam air yang terletak pada muatan negatif parsial, mengikat kation pasangannya dan hidrogen menjauh sejauh mungkin, sesuai dengan gambar di bawah.
- b) Gaya dipol-dipol : ketika dua molekul polar, seperti metanol dan kloroform bersatu, gaya tarik menarik elektrostatik muncul di antara mereka- Penting untuk dicatat bahwa gaya ini terarah, mengarahkan dipol secara spasial, seperti yang akan kita tunjukkan pada gambar a kelanjutan.
- c) Gaya dipol terinduksi : ketika molekul nonpolar mendekati molekul polar lain, terjadi distorsi awan elektronik, menghasilkan dipol listrik. Di antara dipol yang terbentuk ini, yang dikenal sebagai dipol terinduksi, dan induktor, maka munculnya gaya tarik menarik yang serupa dengan yang diverifikasi antara molekul polar terjadi. Pada gambar di bawah ini proses induksi diuraikan untuk pemahaman yang lebih baik.
- d) Gaya London: jenis interaksi ini muncul antara molekul nonpolar. Diakui bahwa interaksi yang berasal dari pendekatan spesies ini mengarah pada pembentukan dipol terinduksi, yang akan saling tarik menarik. Jenis gaya ini juga dikenal sebagai dispersi :
Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen (atau ikatan hidrogen) sulit untuk didefinisikan, karena mereka jauh lebih kuat daripada gaya Van der Walls, namun lebih lemah dari ikatan valensi. Kita dapat mengatakan bahwa, ketika dikaitkan dengan kelompok yang sangat elektronegatif (A), seperti atom Fluor, Oksigen, dan Nitrogen, Hidrogen dapat menghadirkan ikatan kedua, lebih lemah dari ikatan sebelumnya dengan atom kedua (B).
Ikatan kedua ini kemudian disebut ikatan hidrogen , atau jembatan hidrogen dan digambarkan dengan garis putus-putus, sebagai berikut: