从研究物质特性之初，科学家们就直觉地认为存在一种能够将不同物质联系起来的力。“粒子之间通过力相互吸引，”艾萨克·牛顿如是说。多年后，得益于著名的伏打电池的发明，永斯·雅各布·贝采利乌斯发展出了一套关于化学结合过程的理论。
由于众多科学家开展的研究取得了进展，今天我们确信，化学元素像人类一样，会相互相互作用，并且这种作用会产生新的结构、融合、化合物和各种各样的转变。
这种相互作用的结果取决于每个原子的个体特性，这将限制所形成键的类型、化合物的稳定性以及其许多物理和化学性质。非极性共价键要在分子内形成，参与反应的原子在电负性方面必须非常相似。
确定链接形成的条件
尽管化合物的形成过程看似自发且在所有可能的情况下都能发生，但事实上，原子间的成键只有在环境条件适宜时才会发生。温度和压力等因素会限制反应的发生，并改变所形成化合物的性质或特性。
另一个重要方面是物质的浓度，它决定了反应产物的种类和数量。在许多反应中，即使反应物比例发生微小的变化，也可能导致生成不同的产物，甚至完全阻止反应进行。
粒子的个体特性，特别是它们的电负性、原子半径和电子排布，决定了结合的粒子的数量和种类；它们也决定了形成的化学键类型。我们必须记住，根据莱纳斯·鲍林提出的标度，形成的化学键类型取决于粒子间电负性的差异。
- 离子性： 电负性差大于或等于 1,7这表明，这种类型的键是电负性差异很大的物种的特征，因此电负性更强的原子更容易形成这种键。 它具有很强的吸引力。 价电子产生正负离子，这些离子通过静电力结合在一起。
- 极性共价键： 之间的区别 1,7和0,5 大约。它通常由以下元素形成： 高电负性 （主要是非金属），而所形成的化合物恰好是……的结果 不等隔间 电子云中，其中一个原子对电子云的吸引力更强，从而形成具有一定极性的键。
- 非极性共价键： 当记录的差异为 小于或等于 0,4 – 0,5 （尽管在很多情况下它实际上等于零）。在这种情况下，电子的共享方式更加平衡。
这些电负性差值判据使我们能够预测键的极性。具体而言，介于 0 和约 0,4 之间的值对应于非极性共价键，其中电子云几乎均匀分布在两个成键原子之间。
什么是非极性共价键？
化学键是连接两个原子的力。原子间的相互作用赋予它们更高的能量稳定性。多个原子通过化学键连接起来，形成分子或晶格，而分子或晶格是所有已知物质的基础。
从结构上看，原子由原子核（质子和中子）以及围绕其运动的电子云组成。这些电子，特别是价电子层中的电子，参与成键。孤立的原子通常不太稳定，因此它倾向于与其他原子相互作用，以获得更稳定的电子构型，这种构型通常类似于稀有气体的电子构型。
众所周知，原子核带正电荷，因此两种化学物质自然会相互排斥。然而，正是围绕原子核运行的电子云使得化学键的形成成为可能，因为这些电子可以在不同的原子之间共享或转移。
化学键的形成需要满足一个基本条件：一种原子最外层缺少电子，另一种原子则有可供共享的电子。这种带正电荷的原子核与共享电子云之间的吸引力，使得原子核之间的斥力与电子-原子核之间的吸引力达到平衡，从而稳定了体系。
非极性共价键，也称为纯共价键或无极性共价键，是指两个原子之间通过几乎相等的方式共享一对或多对电子而形成的键。也就是说，形成共价键的电子在两个原子附近停留的时间大致相同，电荷之间没有明显的分离。
这种类型的键存在于两个相同的原子（同种元素）之间，或者存在于两个电负性非常接近的不同原子之间。就电负性差而言，当电负性差值在0到0,4-0,5之间时，共价键被认为是非极性的。低于这些值时，电子云分布足够对称，以至于没有明显的极性。
这种类型的化学键形成的分子不带净电荷，且结构通常对称，因此整体偶极矩为零。它并非所有化合物中最普遍的化学键类型，但却是许多气体双原子分子和大量有机化合物的基本组成键。
根据共享电子的不同，非极性共价键的类型
在非极性共价键中，原子可以共享一对、两对或三对电子。根据共享电子对的数量，共价键可分为几种类型：
- 简单链接： 它是共享的 一对 两个原子之间的电子相互作用。氢分子（H₂）中的H-H键就是这种情况。2).
- 双链接： 共享 dos pares 电子。例如乙烯分子中的C=C键（C₃）。2H4其中，共享电子在两个碳原子之间几乎均匀分布。
- 三重链接： 共享 三对 电子。一个典型的例子是氮分子（N₂）中的 N≡N 键。2尽管这种键强度很大，但由于电负性相等，它仍然是非极性共价键。
在所有这些情况下，决定因素不仅是共享电子对的数量，而且是参与原子的电负性的相等或相似，这保证了没有明显的极点。
非极性共价键的例子
非极性共价键的例子不胜枚举，既存在于由相同原子构成的分子中，也存在于由电负性相近的不同原子构成的分子中。以下是一些最具代表性的例子：
- 相同原子之间的化学键： 当两个原子之间形成化学键时 同一元素它们的电负性差异恰好为零。电子云在两者之间平均分配。典型的例子是氢（H₂）和氢（H₂）。2），氮（N2），氧气（O2），氟（F2），溴（Br2）以及其他非金属元素的双原子分子。
- 氢分子（H₂）2两个氢原子共享它们唯一的价电子形成一个共价键。由于两个原子相同，电负性差为零，因此该键显然是单键。 非极性.
- 氟分子（F）2尽管氟是元素周期表中电负性最强的元素，但当两个氟原子形成共价键时，它们对电子云的吸引力大小并不相等。它们的电负性相同，形成的共价键是非极性共价键。
- 臭氧分子（O₃）3在这个分子中，中心氧原子通过共价键与另外两个氧原子相连。这些 O-O 键单独来看是： 非极性共价 因为它们发生在电负性相同的原子之间，尽管完整的分子具有更复杂的结构和某些共振效应。
- 氮分子（N₂）2每个氮原子都与其他氮原子共享三个未成对的价电子，形成一个共价键。 三重链接电负性差异为零，因此 N≡N 键是非极性共价键，非常牢固。
- 甲烷（CH₄）中的CH键4甲烷是一个有趣的例子，因为它的C-H键存在于不同元素的原子之间。碳和氢的电负性差接近于 0,4这个值介于非极性键和弱极性键之间。在许多情况下，它被认为是无极性共价键的一个例子，或者至少是极性非常低的共价键。此外， 四面体几何构型 甲烷的特性决定了，尽管每个键可能略带极性，但偶极矩相互抵消，整个分子是非极性的。
- 乙烯分子（C2H4乙烯分子有四个CH键和一个 C=C双键无论是极性极低的C-H键，还是C=C键，从电荷分布的角度来看，它们都是非极性共价键。整个分子的对称性进一步强化了其非极性特征。
- 硫化碳（CS₂）2该化合物的特征是碳原子通过线性键与两个硫原子相连。 双键 C=S。碳和硫的电负性差异不大，因此该键具有弱极性。此外，线性几何构型使得任何潜在的偶极矩相互抵消，最终形成一个整体非极性分子。
在所有这些例子中，电负性要么相等，要么差值小于0,4 – 0,5，这保证了共享电子云的几乎均匀分布。
具有非极性共价键的化合物的特征
主要由非极性共价键形成的化合物具有一系列特征，使其区别于离子化合物或具有强极性共价键的化合物。其中最重要的特征包括：
- 它们的熔点和沸点都很低。 与离子化合物或金属化合物相比，这类物质中的许多物质在室温下呈气态或液态，例如氢气（H₂）。2氮（N）2）或溴（Br2).
- 它们导热性不好。因为它们缺乏能够有效传递热能的自由电子或可移动离子。
- 他的 不溶于水 在不同温度下，这些化合物可能溶解度很低，或者溶解度很低。一般来说，这些化合物 非极性 它们更容易溶解在非极性溶剂（例如某些烃类）中，而水是强极性溶剂。
- 他的 不良导体由于其分子呈电中性，溶解时不会解离成离子，也没有可移动的电荷载体，因此电流不容易传输。
- 分子通常是 对称的 相对于参考平面或轴线，这种对称性使得所有可能的键偶极矩的矢量和为零。这种对称性是该化合物整体表现为非极性物质的关键。
- 当下 相对较低的结合能 与某些离子键或广泛的共价网络（如金刚石）相比，这意味着，一般来说，打破单个非极性共价键所需的能量比打破强离子键所需的能量要少。
- 他们可以形成 固体、液体或气体 在室温下，其值取决于分子间作用力（伦敦色散力、诱导偶极矩等）的强度和分子的大小。例如，氮气（N₂）2溴（Br₂）是一种气体。2是液态的有机化合物，例如萘（C）。10H8）是分子固体。
综上所述，这些特性解释了为什么许多具有非极性共价键的化合物被用作有机溶剂、燃料或绝缘材料（包括电绝缘和热绝缘材料）。
识别分子中键类型的步骤
如果您想更精确地确定分子中的键类型是否为非极性共价键，您可以按照基于元素电负性的简单步骤进行操作：
- 首先，确定构成该分子的元素及其性质：它们是否是 金属它们通常位于元素周期表的左侧和中间；如果它们是 没有金属，位于右侧（包括许多研究方案中的氢）。
- 在进行计算之前，你已经可以拥有 结果的概念根据定义，如果两种非金属元素同时存在，就会形成化合物。 共价键问题仍然是，它将是极性的还是非极性的。
- 找到 电负性 对于元素周期表中的每个元素（通常使用鲍林标度值），写下参与成键的每个原子对应的鲍林值。
- 做一个 简单减法 电负性值之间的差值（通常为较高值减去较低值）。结果将给出…… 电负性差 在两个原子之间。
- 将所得值与参考区间进行比较：如果差异为 大于或等于 1,7如果键合主要为离子键；如果键合在……之间 0,5和1,7， 被认为 极性共价如果是这样的话 小于或等于 0,4 – 0,5，关于 非极性共价键 或者极性非常低。
除了上述定量分析之外，考虑分子的几何结构也至关重要。一个分子可以包含多个极性键，但如果键的空间排列使得偶极矩相互抵消，则该分子整体上仍为非极性分子。二氧化碳 (CO₂ )就是一个典型的例子，其中 C=O 键是极性的，但由于其线性几何结构，总偶极矩为零。
了解键极性和分子极性是化学中预测溶解度、熔点和沸点、反应性以及物质在不同介质中的行为等性质的关键。
对非极性共价键的详细研究使我们能够理解为什么许多日常物质（大气气体、燃料、塑料和其他有机分子）尽管由几种以不同方式结合的原子组成，但其物理行为却与离子盐或金属截然不同。