مقدمه اي از علم شيمي

[Sara12]

مقدمه اي از علم شيمي





مقدمه اي از علم شيمي


مقدمه

آنزیمها ترکیباتی هستند که می‌توانندسرعتواکنش را تا حدود 107برابر افزایش دهند. آنزیم مانند یک کاتالیزگرغیر آلی میزان واکنش را با پایین آوردنانرژی فعال سازی واکنشلازم برای انجامواکنش تسریع می‌کند و برخلاف آن انرژی فعال سازی را با جایرگزین کردن یک سد انرژیفعال سازی بزرگ با یک سد انرژی سازی کوچک پایین می‌آورد. انجام سریع یک واکنش درموقعیت آزمایشگاهی به شرایط ویژه‌ای ماننددما وفشار بالانیاز دارد. لذا باید در یاخته که شرایط محیطی در آن کاملا ثابت است و انجام چنینواکنشهایی بسیار کند است، مکانیسمی دقیق وجود داشته باشد. این عمل بوسیله آنزیمهاصورت می‌گیرد.

کاتالیزورها در واکنشها بدون تغییر می‌مانند، ولی آنزیمها مانند سایرپروتئین‌ها تحت شرایط مختلف پایدار نمی‌مانند. این مواد در اثر حرارت بالا واسیدهاوقلیاهاتغییر می‌کنند. کاتالیزورها تاثیریدر تعادل واکنش برگشت پذیر ندارند، بلکه فقط سرعت واکنش را زدیاد می‌کنند تا بهتعادل برسند. آنزیم‌ها با کاهش انرژی فعال سازی (activation) سرعت واکنش شیمیایی راافزایش می‌دهند.

آنزیمها مولکولهای پروتئینی هستند که دارای یک یا چند محلنفوذ سطحی (جایگاههای فعال) هستند که سوبسترا یعنی ماده‌ای که آنزیم بر آن اثرمی‌کند، به این نواحی متصل می‌شود. تحت تاثیر آنزیمها ، سوبسترا تغییر می‌کند و بهیک یا تعدادی محصول تبدیل می‌شود.

http://www.tabaar.com/Schools/Files/Attachments/rg2/mo1.jpg





تاریخچه

کشف آنزیمها در واقع به پژوهشهای وسیعپاپنوپرسوزوابسته بود. آنان در سال 1833 موفق شدند ازجو سبز شده ترکیبی را به نام مالتکشف کنند کهنشاسته رابهقندمبدل می‌ساخت و این ترکیب را دیاستازنامیدند که امروزه به نامآنزیم آمیلازمعروف است. چند سال بعدشوانبرای نخستین بارآنزیم پپسینرا که موجب گوارش گوشت می‌شد،کشف کرد و همین طور ادامه پیدا کرد اما وکونه نخستین کسی بود که آنزیم را بجایدیاستاز بکار برد.

سیر تحولی و رشد

· بیشتر تاریخبیوشیمی ، تاریخ تحقیق آنزیمی است. کاتالیز بیولوژیکی برای اولین بار در اواخر قرن 18 طیمطالعات انجام شده بر روی هضم گوشت توسط ترشحات معده انجام شد. بعد بوسیله تبدیلنشاسته بهقندهای ساده توسطبزاقادامه یافت. « لوییپاستور » گفت که تخمیر قند بهالکل توسطمخمر بوسیله خمیر مایه کاتالیز می‌شود.

· بعد از پاستور ، « ادوارد بوخنر » ثابت کرد که تخمیر توسطمولکولهایی تسریع می‌گردد که بعد از جدا شدن از سلولها ، همچنان فعالیت خود راادامه می‌دهند. « فردریک کوهن » این مولکولها را "آنزیم" نامید.

· جداسازی و کریستالیزه کردن آنزیم « اوره آز » در سال 1926 توسط « جیمز سامند » منجر به رفع موانع در مطالعاتاولیهآنزیم شناسیگردید.

http://www.tabaar.com/Schools/Files/Attachments/rg2/mo3.jpg

ساختار آنزیمها

آنزیمها ماهیتی پروتئینی دارند و ساختار بعضی ساده یعنی ازیکزنجیره پلی پپتیدیساخته شده‌اندو بعضیالیگومر هستند. ساختار بعضی از آنزیمها منحصرا از واحدهایاسیدآمینه تشکیل یافته اما برخی دیگر برای فعالیت خود نیاز به ترکیبات غیر پروتئینیدارند که به نام گروه پروستتیک معروف است و این گروه می‌تواند یکفلز یا یککو آنزیمباشد و با آنزیم اتصال محکمی رابرقرار می‌کنند. بخش پروتئینی آنزیم (بدون گروه پروستتیک) آپوآنزیم نام دارد ومجموع آنزیم فعال از نظر کاتالیزوری و کوفاکتور مربوطه هولوآنزیم نام دارد.

طبقه بندی آنزیمها

آنزیمها را از نظر فعالیت کاتالیزی به شش گروه اصلیتقسیم می‌کنند.

· اکسید و ردوکتازها :
واکنشهای اکسید و احیا (اکسایش – کاهش) راکاتالیز می‌کند (دهیدروژناز(

· ترانسفرازها :انتقال عوامل ویژه‌ایمانند آمین ، فسفات و غیره را از مولکولی به مولکول دیگر به عهده دارند و مانندآمینو ترانسفرازها که در انتقال گروه آمین فعال هستند.

· هیدرولازها :واکنشهای آبکانتی راکاتالیز می‌کنند. مانند پپتیدازها که موجب شکسته شدن پیوند پپتیدی می‌شوند.

· لیازها :موجب برداشت گروه ویژه‌ایاز مولکول می‌شوند. مانند دکربوکسیلازها که برداشتدی‌اکسیدکربن را برعهده دارند.

· ایزومرازها :واکنشهای تشکیل ایزومریرا کاتالیز می‌کنند. مانند راسه ماز که از L- آلانین ترکیب ایزومریD- آلانین رامی‌سازد.

· لیگازها :آنزیمهایی هستند که باعثاتصال دو مولکول به یکدیگر و ایجادپیوندکووالانسی بین آنها می‌شوند. مانند استیل کوآنزیم A سنتتاز که موجب سنتزاستیل کوآنزیم A می‌گردد.


http://www.tabaar.com/Schools/Files/Attachments/rg2/mo6.jpg





طرز کار آنزیمها

از ویژگیهای مهم آنزیمها این است که پس از انجام هر واکنشو در پایان آن سالم و دست نخورده باقی می‌مانند و می‌توانند واکنش بعدی را کاتالیزکنند. در یک واکنش ساده ابتدا آنزیم (E) با ماده اولیه یا سوبسترا(S) ترکیب می‌شودو کمپلکس آنزیم – سوبسترا می‌دهد در مرحله بعدی با انجام واکنش ، فراورده یا محصول (P) ایجاد می‌شود و آنزیم رها می‌گردد.


P+E←→ES←→S+E



هر آنزیم بر سوبسترای ویژه خود اثرکرده و فرآورده ویژه‌ای را تولید می‌کند. به این منظور هر آنزیم ساختار سه بعدیویژه خود را دارا است که آن را برای انجام فعالیت کاتالیزی مناسب می‌سازد و بخشی ازآنزیم که با سوبسترا بند و بست می‌یابد، جایگاه فعال نام دارد و در مورد اتصالآنزیم به سوبسترا الگوهایی ارائه شده‌اند که مدل کوشلند که الگوی القایی نام دارد وحالت دست در دستکش را دارد، نشان می‌دهد. بطوری که محل اتصال حالت انعطاف پذیریدارد.

[Sara12]

عوامل بازدارنده

بعضی از ترکیبات می‌توانند با آنزیم – سوبسترا ترکیب وفعالیت سوبسترا ایجاد فرآورده اختصاصی سوبسترای آن را تحت تاثیر قرار دهند و درصورتیکه این ترکیبات موجب تشکیل نشدن فراورده شوند، به نامبازدارنده‌های آنزیمینامیده می‌شوند که بهسه نوع زیر موجودند.

1. بازدارنده‌های رقابتی.

2. بازدارنده‌های نارقابتی.

3. بازدارنده‌های بی‌رقابتی.

پروآنزیم یا زیموژن

برخی از آنزیمها ، ابتدا به صورت پروآنزیم یا زیموژنیا آنزیم غیر فعال در سلول ساخته می‌شوند و برای شرکت در واکنش و پدیدار شدن خاصیتکاتالیزوری آنها ، باید بوسیله ماده دیگر به صورت فعال درآیند.

عمل متقابل آنزیم و سوبسترا

اگر چه می‌توان آنزیم و سوبسترا را همانند قفلو کلید تصور کرد، اما این بدان معنی نیست که جایگاه فعال آنزیم ساختمانی سفت و غیرقابل انعطاف است. در بعضی از آنزیمها ، جایگاه فعال فقط بعد از اینکه ماده زمینه بهآن متصل شد، دقیقا مکمل سوبسترا می‌شود. این پدیده تناسب القایی نام دارد.

عمل اختصاصی آنزیمها

برخلاف کاتالیزورهای غیر آلی ، فعالیت آنزیم اختصاصیاست، یعنی هر آنزیم می‌تواند بر سوبسترای مشخص اثر کند. در عین حال درجات مختلفی ازتخصص وجود دارد. علت اختصاصی بودن آنزیمها را باید در ساختار فضایی آن جستجو کرد. بعضی از آنزیمها می‌توانند نه تنها بر روی یک سوبسترای معین اثر کنند، بلکه قادرندبر روی تمام موادی که دارای یک عامل شیمیایی هستند، موثر باشند. در این صورت کلیدیرا که مثال زدیم می‌توان به شاه کلیدی تشبیه کرد که قادر است تمام قفل درهای یکراهرو را باز کند.

نامگذاری آنزیمها

در گذشته اسامی آنزیمها بر پایه تخصص آنها یا توانعملشان بر روی یک ماده خاص انتخاب می‌شد. آنزیمهایی کهپلی پپتیدهارا به قطعات کوچکتری اززنجیرههای پپتیدی یا بهاسیدهایآمینه تجزیه می‌کنند، بطور کلیپروتئینازها، نامیده می‌شوند و ... .

در حال حاضر نامگذاری جدید آنزیمها بطور رسمی بر بنای پیشنهاداتکنفرانسهای بین‌المللیبیوشیمی صورت می‌گیرد. درتقسیم‌بندیجدید آنزیمها را بر حسب واکنشهای شیمیایی که رهبری می‌کنند، به 6 گروه تقسمبندی می‌کنند: اکسیدو ردوکتازها - ترانسفرازها - هیدرولازها - لیازها - ایزومرآزهاولیگازها.

چشم انداز بحث


مطالعه آنزیمها دارای اهمیت عملی بی‌اندازه است. بسیاری ازبیماریها بخصوص ناهنجاریهای ژنتیکی ارثی ممکن است به علت عبور یا عدم وجود یک یاچند آنزیم باشد. در مورد حالات دیگر بیماری علت ممکن است افزایش فعالیت یک آنزیمباشد. اندازه‌گیری فعالیت آنزیمها درپلاسما،گویچه‌هایقرمز خون یا نمونه‌های بافتی در تشخیص بعضی از بیماریها دارای اهمیت است. بسیاری از داروها اثر خود را از طریق انجام واکنش با آنزیمها اعمال می‌کنند. آنزیمها ابزار عملی مهمی درپزشکی ،صنعت شیمی ، پردازشمواد غذایی و کشاورزی هستند.



http://www.tabaar.com/Schools/Files/Attachments/rg2/mo4.jpg



اتم


یکاتم، کوچکترین جزء اصلی غیر قابل تقلیل یک سیستم شیمیایی می‌باشد.

ریشه لغوی

این کلمه ، از کلمهیونانیatomos، غیر قابلتقسیم ، که ازa-، بمعنیغیروtomos، بمعنیبرش، ساخته شده است. معمولا به معنای اتم‌های شیمیایی یعنی اساسی‌تریناجزاء مولکول‌ها ومواد ساده می‌باشد.
تاریخچه شناسایی اتم


مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبهرو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای اولین بار توسطفیلسوفان یونانی ماننددموکریتوس (Democritus) ،لئوسیپوس (Leucippus) واپیکورینز (Epicureanism) ولی بدون ارائه یکراه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه درقرن 18 راجر بسکوویچ (Rudjer Boscovich) آنرا احیاء نمود و بعد از آن توسط جاندالتون (John Dalton) در شیمی بکار برده شد.


راجر بوسویچنظریهخود را بر مبنایمکانیکنیوتنی قرارداد و آنرا در سال1758تحت عنوان:


Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium



چاپ نمود.





براساسنظریهبوسویچ، اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر، نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریه اتمیبرای توضیح چگونگی ترکیبگازها در نسبتهای ساده ،استفاده نمود. در اثر تلاشآمندو آواگادرو (Amendo Avogadro) در قرن 19، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها ومولکول‌ها را درک نمایند. در عصر مدرن ، اتم‌ها ، بصورت تجربی مشاهده شدند.
اندازه اتم


اتم‌ها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند، اما باور امروزه براین است که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است. قطر یک اتم ، معمولا میان 10pm تا 100pm متفاوت است.
ذرات درونی اتم


در آزمایش‌ها مشخص گردید که اتم‌ها نیز خود از ذراتکوچکتری ساخته شده‌اند. در مرکز یکهسته کوچک مرکزی مثبتمتشکل از ذرات هسته‌ای پروتون‌ها ونوترون‌ها و بقیه اتم فقط از پوسته‌های متموجالکترون تشکیل شده است. معمولا اتم‌های با تعداد مساوی الکترون و پروتون ، از نظرالکتریکی خنثی هستند.
طبقه‌بندی اتم‌ها


اتم‌ها عموما برحسبعدداتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم می‌باشد، طبقه‌بندی می‌شوند. برایمثال ، اتم هایکربن اتم‌هایی هستند کهدارای شش پروتون می‌باشند. تمام اتم‌های با عدد اتمی مشابه ، دارای خصوصیات فیزیکیمتنوع یکسان بوده وواکنششیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتم‌ها درجدولتناوبی لیست شده‌اند.

اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما باجرماتمی متفاوت (بعلت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ،ایزوتوپ نامیده می‌شوند.
ساده‌ترین اتم

ساده‌ترین اتم ، اتمهیدروژن است که عدد اتمی یک دارد و دارای یک پروتون و یک الکترون می‌باشد. این اتم در بررسیموضوعات علمی ، خصوصا در اوایل شکل‌گیرینظریه کوانتوم، بسیار مورد علاقه بوده است.

[Sara12]

واکنش شیمیایی اتم‌ها


واکنش شیمیایی اتم‌ها بطور عمده‌ای وابسته به اثراتمتقابل میان الکترون‌های آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایهاتمی قرار دارند، به نامالکترون‌های ظرفیتی، بیشترین اثر را در واکنش‌هایشیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند( نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.




پیوند میان اتم‌ها

اتم‌ها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن وهلیم جای دو الکترون ودر همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک ازالکترونهای اتم‌های مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتمهای دیگر فراهممی‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یکپیوندکووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهایاتمی می‌باشند.
یون


هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد،یون‌ها ایجاد می‌شوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها والکترون‌ها ، دارایبارالکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را برمی‌دارند،آنیون (anion)نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دستمی‌دهدکاتیون (cation)نامیده شده و بار مثبت دارد.
پیوند یونی


کاتیون‌هاوآنیون‌ها بعلتنیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذبمی‌نمایند. این جذبپیوندیونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.
مرز مابین انواع پیوندها


همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتیایجاد میشود که در آن الکترون‌ها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده می‌شوند،درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترون‌ها کاملا در انحصار آنیونقرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از اینتوصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترون‌ها بطورنامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتم‌های بابار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواصیونی می‌گردد.

بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترون‌ها اغلب در مقاطعکوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی ازخواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.


پیوند شیمیایی و انواع آن


اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند باعنصرهای دیگر پیوندتشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر بهجز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یااتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگرپیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند،اوربیتالهایاتمی آنها به یکاوربیتالمولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد. درحالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چوننیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکمابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.
انرژی پیوند


انرژیپیوند، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یکمول اتمهای گازی شکل یک عنصربا یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.
انواع پیوند شیمیایی




پیوند کووالانسی


در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارندو با استفاده ازمدل بور، الکترونهای مشترک بر روی مدارخارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندیپیوندکووالانسی نامیده می‌شود.

پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن ازهمپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم دردو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطرافهسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولیتبدیل می‌شوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضویاست که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتراست. این شکل اوربیتال مولکولیاوربیتال مولکولی سیگمایاپیوندسیگمانامیده می‌شود.

در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطحانرژی پائین نمی‌آید و انرژی آزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیزبالاتر است، این اوربیتال را نمی‌تواناوربیتالپیوندی نامید، بلکه یکاوربیتالیضد پیوندی است و بصورتنشان دادهمی‌شود.

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشترباشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابرباشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوندمیان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصفتعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.



پیوند اکسیژن با هیدروژن :

اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونیدارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بردافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل می‌شود. در این مجموعه ، هیدروژن بهآرایش گاز بی‌اثرهلیم رسیده است، ولیاکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوز به آرایش گازبی‌اثر نرسیده است.



پیوند کووالانسی


یکجفتالکترون مشترک بین دو هسته یک پیوند کووالانسی تشکیلمی‌دهند.
اطلاعات اولیه


میلیون‌هامادهمرکب شناخته شده فقط ازغیرفلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هراتم 4 ، 5 ، 6 یا 7الکترون والانسدارند. بنابراین الکترون‌هایوالانس اتم‌های غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتم‌ها نمی‌توانند با از دست دادنآنها ساختار یکگاز نجیبرا به دست آورند. معمولا غیر فلزاتباجفتکردن الکترون‌ها پیوند ایجاد می‌کنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیبمی‌رسند.
استحکام پیوند کووالانسی


آنچه اتم‌های یکملکولرا به هم نگه می‌دارد، پیوندکووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترون‌ها ، به جای آنکه از اتمی به اتمدیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند. استحکام پیوند کووالانسیناشی از جاذبه متقابل دوهسته مثبت وابر منفی الکترون‌های پیوندیاست. یا بهعبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب می‌کنند.
نحوه تشکیلاوربیتالمولکولی


دو اوربیتال به نحویهمپوشانیمی‌کنند کهابرهای الکترونی، در ناحیه بین دو هسته ،یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتنالکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبقاصلطرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیلپیونداوربیتال‌هایات� �ی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود.




انواع پیوند کووالانسی
پیوند یگانه کووالانسی


متشکل از یک جفت الکترون (دارایاسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال می‌کند. ساده‌ترین نمونهاشتراک در مولکول‌های دو اتمی گازهایی از قبیلF2،H2وCl2دیده می‌شود. اتمهیدروژن فقط یکالکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند، یک جفتالکترون حاصل می‌شود.

اینجفتالکترون پیوندی متعلق به کلمولکول هیدروژناست و بهآرایشالکترونی پایدار گاز نجیبهلیم می‌رسد. هرالکترونهالوژن، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیلیک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتم‌ها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ،که ویژه گازهای نجیب است، می‌رسد.
پیوند چند گانه


بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیلشود در این موارد گفته می‌شود که اتم‌ها با پیوند چند گانه به هم متصل‌اند. دو جفتالکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه می‌نامند. اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یکمولکول بوجود می‌آورد از تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ،پیش‌بینی کرد.

چون برایفلزاتشماره گروه در جدول با تعدادالکترون‌های والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروهVIIAمثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ،عناصر گروهVIAمثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ،عناصرVAمثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصرگروهIVAمثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجودخواهند آورد.






نماد ساختار مولکول

در ساختار اول ،جفت الکترونمشترک با دو نقطه و ساختار دومبا یک خط کوتاه نشان داده شده است.
مانند :


H ― H H : H پیوند یگانه



:Ö=C=Ö: پیوند دو گانه



:N Ξ N: پیوند سه گانه



CΞC پیوندچهارگانه