“ Κατά το τελευταίο τρίτο της ζωής του , τον κυρίευσε μια εχθρότητα , ένα περίεργο προσωπικό μίσος για τον ομοιοπολικό δεσμό.… Κάτι τόσο ευμετάβλητο , τόσο μαλακό , όσο ο διαμοιρασμός των ηλεκτρονίων από τα άτομα του άνθρακα , να βρίσκεται στην καρδιά της ζωής ,της δικής του ζωής ,του φαινόταν σαν μια κοσμική ταπείνωση.”

Από το βιβλίο « Το Ουράνιο Τόξο της Βαρύτητας » του Τόμας Πίντσον

1. Ομοιοπολικός και ετεροπολικός δεσμός

Ως χημικός δεσμός μεταξύ δυο ατόμων ορίζεται η δύναμη η οποία συγκρατεί ενωμένα τα άτομα στο μόριο μιας ένωσης.

Ο χημικός δεσμός διακρίνεται σε ομοιοπολικό και ετεροπολικό ανάλογα με το αν δημιουργείται με αμοιβαία συνεισφορά ή μεταφορά ηλεκτρονίων σθένους από το ένα άτομο στο άλλο, αντίστοιχα, ώστε και τα δυο να αποκτήσουν σταθερές ηλεκτρονικές διατάξεις.

Ο ετεροπολικός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ μετάλλων και αμετάλλων στοιχείων, ενώ ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ αμετάλλων.

Αμιγής ομοιοπολικός δεσμός συναντάται μόνο σε μόρια ομοιοπυρηνικών ατόμων, ενώ ο ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ ατόμων διαφορετικής ηλεκτραρνητικότητας οδηγεί σε πόλωση του δεσμού. Μεταξύ του αμιγούς ομοιοπολικού δεσμού και του ετεροπολικού δεσμού, υπάρχει μια άπειρη ακολουθία χημικών δεσμών οι οποίοι ονομάζονται πολωμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί και οι οποίοι είναι υβρίδια μεταξύ των δυο ακραίων τύπων.

Στους πολωμένους ομοιοπολικούς δεσμούς το κέντρο της ηλεκτρονικής πυκνότητας των δεσμικών ηλεκτρονίων μετατοπίζεται προς την πλευρά του πλέον ηλεκτραρνητικού ατόμου. Αν και το μόριο ως σύνολο παραμένει ηλεκτρικά ουδέτερο το ένα του άκρο εμφανίζει ένα κλάσμα αρνητικού φορτίου και συμβολίζεται ως δ^- και το άλλο ένα κλάσμα θετικού φορτίου και συμβολίζεται ως δ⁺. Σε ακραίες περιπτώσεις η πόλωση μπορεί να οδηγήσει σε δημιουργία ιόντων και σχηματισμό ετεροπολικού δεσμού. Η μετατόπιση συμβολίζεται με βέλος ή μύτη του οποίου κατευθύνεται προς το πλέον ηλεκτραρνητικό άτομο

C → X           C ← Y

C^δ+- Χ^δ-        C^δ-- Υ^δ+

Ο ομοιοπολικός δεσμός συναντάται στις ενώσεις του άνθρακα και είναι ο κυριότερος χημικός δεσμός των οργανικών ενώσεων. Ο δεσμός C-H ο οποίος είναι πολύ κοινός στις οργανικές ενώσεις θεωρείται σχεδόν μη πολωμένος ομοιοπολικός δεσμός, λόγω της ίδιας ηλεκτραρνητικότητας των C και H.

2. Διπολική ροπή

Όπως αναφέρθηκε ήδη, η ασύμμετρη κατανομή των ηλεκτρονίων στα ετεροπυρηνικά διατομικά μόρια οδηγεί σε δίπολα μόρια.

Τα δίπολα μόρια χαρακτηρίζονται από την διπολική ροπή (μ) μ = δ.r. όπου δ = το φορτίο του κάθε ατόμου (δ⁺ η δ^-) και r = η απόσταση μεταξύ των πυρήνων των ατόμων.

Η διπολική ροπή είναι ένα μέτρο της τάσης του διπόλου να περιστραφεί κάτω από την επίδραση εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου και μετράται σε μονάδες Debye (D) ή Coulob x meter (C.m). ΄Οσο μεγαλύτερη η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας των ατόμων που συμμετέχουν στον δεσμό τόσο μεγαλύτερη η πολικότητα του μορίου και κατά συνέπεια η διπολική ροπή.

Στα πολυατομικά μόρια εάν η κατανομή των φορτίων είναι συμμετρική (CCl₄, CO₂) η πολικότητα των επί μέρους δεσμών αλληλοεξουδετερώνεται, ενώ αν είναι ασύμμετρη (Η₂Ο, ΝΗ₃, CH₃Cl) οδηγεί σε δίπολα. Σε αυτή την περίπτωση η διπολική ροπή είναι η συνισταμένη των επί μέρους ηλεκτρονικών μετατοπίσεων. Τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δεσμών ονομάζονται δεσμικά ζεύγη ηλεκτρονίων ενώ τα μη κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων των δύο ατόμων ονομάζονται μη δεσμικά ή μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων.

3. Ενέργεια και μήκος δεσμού

Σύμφωνα με τις σύγχρονες θεωρίες, ο ομοιοπολικός δεσμός δημιουργείται όταν δύο άτομα πλησιάσουν μεταξύ τους και επέλθει επικάλυψη των τροχιακών.

Ο σχηματισμός ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ δυο ατόμων συνοδεύεται από έκλυση ενέργειας, δηλαδή το μόριο που προκύπτει έχει μικρότερη ενέργεια από το άθροισμα των ενεργειών των ατόμων που το αποτελούν.

Όσο μεγαλύτερη είναι η επικάλυψη των ατομικών τροχιακών κατά τον σχηματισμό του δεσμού, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η εκλυόμενη ενέργεια και τόσο ισχυρότερος ο δεσμός. Η εκλυόμενη ενέργεια ονομάζεται ενέργεια δεσμού και αυξάνεται με την αύξηση της πολικότητας και της τάξης του δεσμού (απλός, διπλός, τριπλός δεσμός) ενώ μειώνεται με την αύξηση της απόστασης μεταξύ των πυρήνων των ατόμων του δεσμού.

Η απόσταση αυτή είναι χαρακτηριστική κάθε δεσμού και λέγεται μήκος δεσμού. Το μήκος ενός δεσμού αυξάνεται με την αύξηση του μεγέθους των συνδεόμενων ατόμων, και μειώνεται με την αύξηση της πολικότητας και της τάξης του δεσμού.

Αλικαρίδης Φιλάρετος, Αναπληρωτής Καθηγητής Ιατρικής Χημείας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Τελευταία αναθεώρηση : 5/1/2008