اشتراکِ الکترون، پیوندِ اشتراکی
آب در دریا، در قطره‌ی باران، در دانه‌ی برف و در ابر هست؛ همه‌جا از مولکول‌های H₂O ساخته شده است. اما در درسِ «یون یا مولکول؟ آزمونِ لامپ» دیدیم که آبِ خالص برق را نمی‌رساند؛ پس مولکول‌های آب یون نیستند و بار ندارند. اکسیژن و هیدروژن هر دو نافلزند و هیچ‌کدام تمایلی به دادنِ الکترون ندارند. پس چطور به هم چسبیده‌اند؟
وقتی هر دو طرف الکترون می‌خواهند
اتمِ اکسیژن (۸ الکترون، با آرایشِ ۲ و ۶) برای هشت‌تایی شدنِ مدارِ آخرش دو الکترون کم دارد. اتمِ هیدروژن فقط یک الکترون دارد و مدارِ اولش با دو الکترون پر می‌شود؛ پس او هم یک الکترون کم دارد.
هیچ‌کدام نمی‌خواهد الکترون بدهد. راهِ حل این است که الکترون‌ها را به اشتراک بگذارند: هر هیدروژن یک الکترونش را با یکی از الکترون‌های اکسیژن جفت می‌کند. این جفت الکترون میانِ دو اتم می‌ماند و به هر دو تعلق دارد.
حالا بشماریم:
- هر هیدروژن دو الکترون را در مدارش حس می‌کند: الکترونِ خودش و الکترونِ اکسیژن. مدارِ اولش پر است.
- اکسیژن شش الکترونِ خودش را دارد و دو الکترون از دو هیدروژن را هم شریک است: هشت الکترون. مدارِ آخرش هم پر است.
پیوندِ اشتراکی
به هر جفت الکترونی که میانِ دو اتم به اشتراک گذاشته شده، پیوندِ اشتراکی (یا پیوندِ کووالانسی) می‌گوییم. در مولکولِ آب دو پیوندِ اشتراکی هست، یکی میانِ اکسیژن و هر هیدروژن. در پیوندِ اشتراکی هیچ اتمی الکترونی از دست نمی‌دهد یا نمی‌گیرد؛ برای همین ذره‌ای که ساخته می‌شود، یعنی مولکول، بارِ الکتریکی ندارد.
به‌طور کلی:
- وقتی فلز و نافلز به هم برسند، الکترون جابه‌جا می‌شود و پیوندِ یونی ساخته می‌شود.
- وقتی دو نافلز به هم برسند، الکترون به اشتراک گذاشته می‌شود و پیوندِ اشتراکی ساخته می‌شود.
متان: کربن و چهار پیوند
کربن (۶ الکترون، با آرایشِ ۲ و ۴) برای هشت‌تایی شدن چهار الکترون کم دارد. پس با چهار اتمِ هیدروژن چهار جفت الکترون شریک می‌شود و مولکولِ متان، CH₄، را می‌سازد؛ همان گازِ طبیعی‌ای که در اجاق‌گازِ خانه می‌سوزد. کربن در متان چهار پیوندِ اشتراکی دارد و هر هیدروژن یک پیوند.
در خانه امتحان کنید
- با خمیرِ بازی یا دانه‌های نخود و خلال‌دندان، مدلِ مولکولِ آب و متان را بسازید. هر خلال یک پیوند است.
- آمونیاک (NH₃) را بسازید. نیتروژن ۵ الکترون در مدارِ آخر دارد. چند پیوند می‌دهد؟
واژه‌های این درس
- پیوندِ اشتراکی - جفت الکترونی که دو اتم به اشتراک گذاشته‌اند و آن‌ها را به هم وصل می‌کند.
- مولکول - ذره‌ای بی‌بار از اتم‌هایی که با پیوندِ اشتراکی به هم وصل‌اند.
- متان - ساده‌ترین ترکیبِ کربن و هیدروژن، CH₄، که گازِ طبیعی از آن است.
ایده‌ی اصلی
وقتی دو نافلز به هم می‌رسند، الکترون‌هایشان را به اشتراک می‌گذارند تا مدارِ آخرِ هر دو پر شود. هر جفت الکترونِ مشترک یک پیوندِ اشتراکی است و از این پیوندها مولکول‌های بی‌بار، مثلِ آب و متان، ساخته می‌شوند.