Kovalent bağlanma, iki atom, iki elektron orbitalinin
örtüşmesi ve birleşmesi yoluyla iki elektronu (her atomdan bir elektron)
paylaştığında oluşan bağlanmadır (Şekil-1). Kovalaent bağlar içeren kristaller,
iyonik veya metalik yapılara göre daha kompleks yapılardır.
Kovalent bağlanma, elektron orbitallerinin tam örtüşmesini
gerektirir; bu nedenle eğer bir atom birkaç kovalent bağ oluşturursa, bunlar
genellikle belirli yönlere sınırlandırılır. Kovalent bağlar yönlü olduğundan,
metalik veya iyonik bağların aksine, bu tür bir kristal içindeki atomların
düzenlemelerine ilave kısıtlamalar getirir; bunlardan biri, kovalent yapıların
daha açık olma eğiliminde olması, dolayısıyla metalik veya iyonik yapılara
kıyasla daha düşük yoğunluklara sahip olmasıdır.
Elmas, kovalent bağlı katı bir maddeye örneğidir. Bu karbon
formunda, her atom diğer dört karbon atomuna kovalent olarak bağlanır, bir
tetrahedronun köşelerinde düzenlenir (Şekil-2a). Yinelenen kübik bir şekle
sahip olan sonuçtaki yapı,Şekil-2b'de gösterildiği gibidir; yapı,
sıkı-paketlenmiş metal yapılardan çok daha fazla boş alan içerir. Kovalent
bağlı katı karbonun diğer bir formu grafittir (Şekil-3a). Elmasdaki metallerin
aksine, grafitteki karbon atomları, aynı düzlemdeki üç komşusuyla kovalent
olarak bağlanır ve güçlü bir karbon atomları levhası (veya tabakası) üretir.
Bununla birlikte, her bir karbon atomunun, karbon levhaları bir arada tutmaya
yarayan (Şekil-3b) çok zayıf bağlar oluşturan ekstra bir elektronu vardır. Elmas
ve grafit aynı kimyasal bileşime (saf karbon) sahiptir, fakat kristal yapıları
farklıdır; bunlar karbonun polimorfları olarak bilinirler. Elmas, grafitten
(Şekil-4) daha yüksek basınç altında oluşur. (ref. http://www.open.edu/openlearn/ocw/mod/oucontent/view.php?id=20276&printable=1)
Şekil-1: Kovalent bağlanma
Şekil-2: Elmas ypısı; (a) bir
karbon atomu etrafında kovalent bağların tetrahedral düzeni, (b) birim hücrede
karbon atomlarının düzeni
Şekil-3: Gragit yapısı; (a) bir karbon atomu etrafında aynı düzlemde
kovalent bağların üçgen düzeni, (b) grafitin 3D yapısı
Şekil-4: Grafit ve elmas için kararlı bölgeleri gösteren faz diyagramı
