LIAISON COVALENTE: CARACTÉRISTIQUES, PROPRIÉTÉS ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Les liaisons covalentes sont un type de liaison entre les atomes formant des molécules via le partage de paires d'électrons. Ces liaisons, qui représentent un équilibre assez stable entre chaque espèce, permettent à chaque atome d'atteindre la stabilité de sa configuration électronique.

Ces liaisons sont formées dans des versions simples, doubles ou triples et ont des caractères polaires et non polaires. Les atomes peuvent attirer d'autres espèces, permettant ainsi la formation de composés chimiques. Cette union peut se produire par différentes forces, générant une attraction faible ou forte, des caractères ioniques ou un échange d'électrons.

Les liaisons covalentes sont considérées comme des liaisons «fortes». Contrairement à d'autres liaisons fortes (liaisons ioniques), les liaisons covalentes se produisent généralement dans les atomes non métalliques et dans ceux qui ont des affinités similaires pour les électrons (électronégativités similaires), ce qui rend les liaisons covalentes faibles et nécessitent moins d'énergie pour se rompre.

Dans ce type de liaison, la règle dite d'Octet est généralement appliquée pour estimer le nombre d'atomes à partager: cette règle stipule que chaque atome d'une molécule nécessite 8 électrons de valence pour rester stable. Par le partage, ils doivent réaliser une perte ou un gain d'électrons entre les espèces.

caractéristiques

Les liaisons covalentes sont affectées par la propriété électronégative de chacun des atomes impliqués dans l'interaction des paires d'électrons; Lorsque vous avez un atome avec une électronégativité considérablement plus élevée que l'autre atome de la jonction, une liaison covalente polaire se forme.

Cependant, lorsque les deux atomes ont une propriété électronégative similaire, une liaison covalente non polaire se forme. Cela se produit parce que les électrons de l'espèce la plus électronégative seront plus liés à cet atome que dans le cas de la moindre électronégativité.

Il est à noter qu'aucune liaison covalente n'est complètement égalitaire, sauf si les deux atomes impliqués sont identiques (et ont donc la même électronégativité).

Le type de liaison covalente dépend de la différence d'électronégativité entre les espèces, où une valeur comprise entre 0 et 0,4 se traduit par une liaison non polaire, et une différence de 0,4 à 1,7 entraîne une liaison polaire (le Les liaisons ioniques apparaissent à partir de 1.7).

Liaison covalente non polaire

La liaison covalente non polaire est générée lorsque les électrons sont partagés également entre les atomes. Cela se produit généralement lorsque les deux atomes ont une affinité électronique similaire ou égale (même espèce). Plus les valeurs d'affinité électronique sont similaires entre les atomes impliqués, plus l'attraction résultante est forte.

Cela se produit généralement dans les molécules de gaz, également appelées éléments diatomiques. Les liaisons covalentes non polaires fonctionnent de la même nature que les liaisons polaires (l'atome avec une électronégativité plus élevée attirera plus fortement l'électron ou les électrons de l'autre atome).

Cependant, dans les molécules diatomiques, les électronégativités s'annulent parce qu'elles sont égales, ce qui entraîne une charge de zéro.

Les liaisons non polaires sont cruciales en biologie: elles aident à former les liaisons oxygène et peptide que l'on voit dans les chaînes d'acides aminés. Les molécules avec un nombre élevé de liaisons non polaires sont généralement hydrophobes.

Liaison covalente polaire

La liaison covalente polaire se produit lorsqu'il y a un partage inégal d'électrons entre les deux espèces impliquées dans l'union. Dans ce cas, l'un des deux atomes a une électronégativité considérablement plus élevée que l'autre, et pour cette raison, il attirera plus d'électrons de la jonction.

La molécule résultante aura un côté légèrement positif (celui avec la plus faible électronégativité) et un côté légèrement négatif (avec l'atome avec la plus haute électronégativité). Il aura également un potentiel électrostatique, ce qui donnera au composé la capacité de se lier faiblement à d'autres composés polaires.

Les liaisons polaires les plus courantes sont celles de l'hydrogène avec des atomes plus électronégatifs pour former des composés tels que l'eau (H ₂ O).

Propriétés

Dans les structures des liaisons covalentes, une série de propriétés sont prises en compte qui sont impliquées dans l'étude de ces liaisons et aident à comprendre ce phénomène de partage d'électrons:

Règle de l'octet

La règle de l'octet a été formulée par le physicien et chimiste américain Gilbert Newton Lewis, bien que des scientifiques aient étudié cela avant lui.

C'est une règle empirique qui reflète l'observation que les atomes des éléments représentatifs ont tendance à se combiner de telle sorte que chaque atome atteint huit électrons dans sa coquille de valence, ce qui l'amène à avoir une configuration électronique similaire aux gaz rares. Des diagrammes ou des structures de Lewis sont utilisés pour représenter ces jonctions.

Il existe des exceptions à cette règle, par exemple chez les espèces à coque de valence incomplète (molécules à sept électrons comme CH ₃, et espèces réactives à six électrons comme BH ₃); cela se produit également dans les atomes avec très peu d'électrons, tels que l'hélium, l'hydrogène et le lithium, entre autres.

Résonance

La résonance est un outil utilisé pour représenter des structures moléculaires et représenter des électrons délocalisés où les liaisons ne peuvent pas être exprimées avec une seule structure de Lewis.

Dans ces cas, les électrons doivent être représentés par diverses structures «contributrices», appelées structures résonantes. En d'autres termes, la résonance est ce terme qui suggère l'utilisation de deux ou plusieurs structures de Lewis pour représenter une molécule particulière.

Ce concept est complètement humain, et il n'y a pas telle ou telle structure de la molécule à un moment donné, mais peut exister dans n'importe quelle version de celle-ci (ou dans toutes) en même temps.

De plus, les structures contributives (ou résonantes) ne sont pas des isomères: seule la position des électrons peut différer, mais pas les noyaux des atomes.

Aromaticité

Ce concept est utilisé pour décrire une molécule planaire cyclique avec un anneau de liaisons résonantes qui présentent une plus grande stabilité que d'autres arrangements géométriques avec la même configuration atomique.

Les molécules aromatiques sont très stables, car elles ne se cassent pas facilement et ne réagissent généralement pas avec d'autres substances. Dans le benzène, le prototype de composé aromatique, les liaisons pi (π) conjuguées sont formées dans deux structures résonantes différentes, qui forment un hexagone très stable.

Lien Sigma

C'est la liaison la plus simple, dans laquelle deux orbitales "s" se rejoignent. Les liaisons sigma se produisent dans toutes les liaisons covalentes simples, et elles peuvent également se produire dans les orbitales "p", tant qu'elles se regardent.

Obligation pi (π)

Cette liaison se produit entre deux orbitales "p" qui sont en parallèle. Ils se lient côte à côte (contrairement au sigma, qui se lie face à face) et forment des zones de densité électronique au-dessus et en dessous de la molécule.

Les doubles et triples liaisons covalentes impliquent une ou deux liaisons pi, et celles-ci donnent à la molécule une forme rigide. Les liaisons Pi sont plus faibles que les liaisons sigma, car il y a moins de chevauchement.

Types de liaisons covalentes

Les liaisons covalentes entre deux atomes peuvent être formées par une paire d'électrons, mais elles peuvent également être formées par deux ou jusqu'à trois paires d'électrons, donc celles-ci seront exprimées sous forme de liaisons simples, doubles et triples, qui sont représentées par différents types de unions (liaisons sigma et pi) pour chacun.

Les liaisons simples sont les plus faibles et les triples liaisons sont les plus fortes; Cela se produit parce que les triplets ont la longueur de liaison la plus courte (plus grande attraction) et la plus grande énergie de liaison (ils nécessitent plus d'énergie pour se rompre).

Lien simple

C'est le partage d'une seule paire d'électrons; c'est-à-dire que chaque atome impliqué partage un seul électron. Cette union est la plus faible et implique une seule liaison sigma (σ). Il est représenté par une ligne entre les atomes; par exemple, dans le cas de la molécule d'hydrogène (H ₂):

H H

Double lien

Dans ce type de liaison, deux paires d'électrons partagées forment des liaisons; c'est-à-dire que quatre électrons sont partagés. Cette liaison implique une liaison sigma (σ) et une liaison pi (π) et est représentée par deux lignes; par exemple, dans le cas du dioxyde de carbone (CO ₂):

O = C = O

Triple liaison

Cette liaison, la plus forte qui existe parmi les liaisons covalentes, se produit lorsque les atomes partagent six électrons ou trois paires, dans une liaison sigma (σ) et deux pi (π). Il est représenté par trois lignes et peut être vu dans des molécules telles que l'acétylène (C ₂ H ₂):

HC≡CH

Enfin, des quadruple liaisons ont été observées, mais elles sont rares et principalement limitées aux composés métalliques, tels que l'acétate de chrome (II) et autres.

Exemples

Pour les liaisons simples, le cas le plus courant est celui de l'hydrogène, comme on peut le voir ci-dessous:

Le cas d'une triple liaison est celui des azotes dans l'oxyde nitreux (N ₂ O), comme vu ci-dessous, avec les liaisons sigma et pi visibles:

Références

1. Chang, R. (2007). Chimie. (9e éd.). McGraw-Hill.
2. Chem Libretexts. (sf). Récupéré de chem.libretexts.org
3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Récupéré de thinkco.com
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., et Darnell, J. (2000). Biologie cellulaire moléculaire. New York: WH Freeman.
5. Wikiversité. (sf). Récupéré de en.wikiversity.org