מולקולות וקשר קוולנטי.

שלב 1 מתוך 6

לחלוק זוג

כשנפגשים שני אטומים של אל־מתכות, אף אחד מהם לא מוכן למסור אלקטרונים. במקום זה הם חולקים אותם: כל אטום תורם אלקטרון אחד, והזוג המשותף נמצא בין שני הגרעינים ומושך את שניהם. זהו קשר קוולנטי. קבוצת אטומים שקשורים כך היא מולקולה.

כל אטום יוצר כמה קשרים שחסרים לו כדי להשלים קליפה. למימן חסר אחד, ולכן הוא יוצר קשר אחד. בסצנה מים, H₂O: אטום חמצן ושני אטומי מימן. כמה קשרים יוצר החמצן?

שלב 2 מתוך 6

קשר כפול ומשולש

לפעמים זוג אחד לא מספיק. בחמצן, O₂, כל אטום צריך עוד שני אלקטרונים, ולכן שני האטומים חולקים שני זוגות: קשר כפול. בפחמן דו־חמצני, CO₂, הפחמן קשור בקשר כפול לכל אחד משני אטומי החמצן.

בסצנה חנקן, N₂, ולכל אטום חנקן חמישה אלקטרונים חיצוניים. כמה זוגות אלקטרונים חולקים שני האטומים?

שלב 3 מתוך 6

רחוק ככל האפשר

זוגות אלקטרונים דוחים זה את זה, ולכן הם מתרחקים זה מזה ככל האפשר סביב האטום המרכזי. הכלל הפשוט הזה קובע את צורת המולקולה. במתאן, CH₄, ארבעה זוגות קושרים סביב הפחמן. בדף הם נראים כמו צלב, אבל בשלושה ממדים הם יכולים להתרחק יותר: הם מצביעים לארבעת הקודקודים של טטראדר. סובבו את המולקולה ובדקו את הזווית בין שני קשרים.

שלב 4 מתוך 6

האם המים ישרים?

פחמן דו־חמצני הוא קו ישר: שני זוגות קשר, כל אחד בצד אחר של הפחמן, בזווית של 180°. גם במים יש אטום מרכזי עם שני אטומים קשורים. נבאו את צורת מולקולת המים, ואז בחרו במים במולקולה.

שלב 5 מתוך 6

הזוגות שלא רואים

לחמצן שישה אלקטרונים חיצוניים. שניים מהם משתתפים בקשרים עם המימנים, וארבעת האחרים יושבים על החמצן בשני זוגות שאינם קושרים: זוגות לא קושרים. בסצנה רואים רק את האטומים, אבל גם הזוגות האלה תופסים מקום ודוחים את זוגות הקשר. לכן סביב החמצן יש ארבעה זוגות, כמו במתאן, ושני המימנים נדחפים זה אל זה: זווית של 104.5°, ומולקולה כפופה.

שלב 6 מתוך 6

פירמידה

זוגות קושרים	זוגות לא קושרים	צורה	זווית	דוגמה
$2$⁠	$0$⁠	קווית	180°	CO₂
$4$⁠	$0$⁠	טטראדר	109.5°	CH₄
$3$⁠	$1$⁠	פירמידה	107°	NH₃
$2$⁠	$2$⁠	כפופה	104.5°	H₂O

כל זוג לא קושר שמחליף זוג קושר מקטין את הזווית קצת יותר, כי הוא צמוד לאטום ודוחה חזק יותר. מצאו בסצנה את המולקולה שבצורת פירמידה.