Chapter 3 · Section 6Textbook pages 51–54

Covalent Bond: the Molecules F₂, O₂, N₂ and H₂ സഹസംയോജകബന്ധനം

Sodium can give its electron to chlorine – but what happens when two atoms that both want electrons meet? Two fluorine atoms cannot rob each other, so they do something friendlier: they share. On this page you watch two fluorine atoms try a transfer and fail, then share a pair of electrons; you meet single, double and triple bonds in F₂, O₂ and N₂, draw the hydrogen molecule yourself, and build all of them in the overlap builder.

📖 What you need (pages 2–4 of this guide)

Atoms combine to reach a stable octet അഷ്ടകവിന്യാസം – 8 electrons in the outermost shell – or the duplet രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ സംവിധാനം of helium, 2 (page 3).
In an ionic bond electrons are transferred from a metal atom to a non-metal atom (page 4).
An electron dot diagram ഇലക്ട്രോൺ ഡോട്ട് ഡയഗ്രം shows only the outermost electrons, as dots or crosses round the symbol.

1. Molecules made of two identical atoms

ഹൈഡ്രജൻ (H₂), ഓക്സിജൻ (O₂), നൈട്രജൻ (N₂), ഫ്ലൂറിൻ (F₂), ക്ലോറിൻ (Cl₂) എന്നിവയുടെ തന്മാത്രകൾ രൂപം കൊണ്ടിരിക്കുന്നത് രണ്ട് ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്നാണെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാം. ഇത്തരം ദ്വയാറ്റോമിക തന്മാത്രകളിൽ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ ചേർന്ന് നിൽക്കുന്നതിനുള്ള കാരണമെന്തെന്ന് നിങ്ങൾ ചിന്തിച്ചിട്ടുണ്ടോ?

You know that the molecules of hydrogen (H₂), oxygen (O₂), nitrogen (N₂), fluorine (F₂) and chlorine (Cl₂) are each made of two atoms. Such molecules are called diatomic molecules ദ്വയാറ്റോമിക തന്മാത്ര. Have you ever wondered what holds the two atoms together? Both atoms are of the same non-metal, so neither of them is ready to give electrons away – an ionic bond is impossible here.

The five diatomic elements of this chapter – each molecule is two identical atoms whose circles overlap. Why they overlap is the story of this page.

2. The fluorine atom (Fig 3.6)

ഫ്ലൂറിൻ തന്മാത്ര എങ്ങനെയാണ് രൂപീകരിക്കപ്പെടുന്നത് എന്ന് നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം. ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസ ചിത്രീകരണം ചിത്രം 3.6-ൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു. Let us find out how the fluorine molecule is formed. Fig 3.6 shows the electron arrangement of a fluorine atom.

Fig 3.6 (redrawn) – fluorine, atomic number 9: 9 protons and 10 neutrons in the nucleus; electrons 2, 7.

Q (page 51). ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റത്തിന്റെ ബാഹ്യതമ ഷെല്ലിൽ എത്ര ഇലക്ട്രോണുകളാണുള്ളത്? How many electrons are there in the outermost shell of a fluorine atom?

7 – the configuration is 2, 7, so the outermost (L) shell has 7 electrons.

Q (page 52). അഷ്ടകവിന്യാസം ലഭിക്കാൻ ഒരു ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റത്തിന് എത്ര ഇലക്ട്രോൺ കൂടി ആവശ്യമുണ്ട്? How many more electrons does a fluorine atom need to get the octet configuration?

1 more electron (7 + 1 = 8).

Q (page 52). ഒരു ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊരു ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റത്തിലേക്ക് ഇലക്ട്രോൺ കൈമാറ്റം സാധ്യമാണോ? അങ്ങനെയെങ്കിൽ അഷ്ടകവിന്യാസം നേടാൻ ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ എന്ത് തരം ക്രമീകരണമായിരിക്കും നടന്നിട്ടുണ്ടാവുക? Is a transfer of an electron from one fluorine atom to another possible? If not, what kind of arrangement must have taken place between the atoms so that both get the octet? Try it in the animation first.

No, a transfer is not possible. Both fluorine atoms need one electron and neither is willing to give one away – if one did, it would be left with 6 outer electrons, even further from an octet. Instead the two atoms share electrons: each atom puts one electron into a common pair, and this shared pair counts for both atoms. Then each atom has 6 + 2 = 8.

🎬 Transfer or share? Two fluorine atoms

☂ Like two friends sharing an umbrella

Two friends walk home from school in the Kerala monsoon with one umbrella between them. Neither friend "owns" the shelter – both stand under it and both stay dry. A shared electron pair is like that umbrella: it sits between the two nuclei, and each atom counts it as its own. The pull of both nuclei on the shared pair is what holds the two atoms together.

3. The fluorine molecule – a single bond (Fig 3.7)

ഫ്ലൂറിൻ തന്മാത്രയിലെ രണ്ട് ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റങ്ങൾ രാസബന്ധനത്തിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എങ്ങനെയെന്ന് വ്യക്തമാക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ ഡോട്ട് ഡയഗ്രം (ചിത്രം 3.7) വിശകലനം ചെയ്യുക. Analyse the electron dot diagram (Fig 3.7) which shows how the two fluorine atoms in the fluorine molecule are bonded.

dots: electrons of the first F atom×crosses: electrons of the second F atomyellow glow: the shared pair

Fig 3.7 (redrawn). In the book all electrons are dots; here the two atoms have different marks so you can see where each shared electron came from.

ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കുവച്ചാണ് അഷ്ടകവിന്യാസം പൂർത്തിയാക്കിയിട്ടുള്ളത് എന്ന് വ്യക്തമായല്ലോ. It is clear that the octet has been completed by sharing പങ്കുവയ്ക്കൽ electrons. Count the electrons inside the left circle: 6 of its own + the 2 in the overlap = 8. The right circle also holds 8.

Q (page 52). ഓരോ ഫ്ലൂറിൻ ആറ്റവും എത്ര ഇലക്ട്രോണുകളാണ് പങ്കുവയ്ക്കുന്നതിനായി നൽകിയത്? How many electrons did each fluorine atom give for sharing?

1 electron each – one dot from the first atom and one cross from the second.

Q (page 52). ഫ്ലൂറിൻ തന്മാത്രയിലെ രാസബന്ധനത്തിൽ എത്ര ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകളാണ് പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ടത്? How many pairs of electrons are shared in the chemical bond of the fluorine molecule?

1 pair (2 electrons) – ഒരു ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകൾ.

ഫ്ലൂറിൻ തന്മാത്രയിൽ ഇലക്ട്രോൺ പങ്കുവയ്ക്കലിലൂടെയാണ് ആറ്റങ്ങൾ രാസബന്ധനത്തിൽ ഏർപ്പെടുന്നതെന്ന് മനസ്സിലാക്കിയല്ലോ. So in the fluorine molecule the atoms are bonded by sharing electrons.

⭐ Key idea (textbook page 52)

ഇലക്ട്രോൺ പങ്കുവയ്ക്കലിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന രാസബന്ധനത്തെ സഹസംയോജകബന്ധനം (Covalent bond) എന്ന് പറയുന്നു.

The chemical bond formed by sharing electrons is called a covalent bond സഹസംയോജകബന്ധനം.

ഒരു ജോഡി ഇലക്ട്രോൺ പങ്കുവയ്ക്കുന്നതിലൂടെയുണ്ടാകുന്ന സഹസംയോജകബന്ധനം ഏകബന്ധനമാണ് (Single bond).

A covalent bond formed by sharing one pair of electrons is a single bond ഏകബന്ധനം.

തന്മാത്രയിലെ ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ ചെറിയ വര (–) ഉപയോഗിച്ച് ഏകബന്ധനം സൂചിപ്പിക്കാം. ഫ്ലൂറിൻ തന്മാത്രയിലെ ഏകബന്ധനം പ്രതീകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് F – F എന്ന് സൂചിപ്പിക്കാം. A single bond is shown by a short line (–) between the atoms. With symbols, the single bond in the fluorine molecule is written F – F. Each line stands for one shared pair; the unshared pairs (lone pairs) are usually not drawn in this short form.

4. The oxygen molecule – a double bond (Fig 3.8)

ദ്വയാറ്റോമിക തന്മാത്രയായ ഓക്സിജനിൽ രാസബന്ധനം എങ്ങനെയാണെന്ന് നമുക്ക് പരിശോധിക്കാം. Let us examine the bond in the diatomic oxygen molecule.

Q (page 53). ഓക്സിജന്റെ അറ്റോമിക നമ്പർ എത്രയാണ്? What is the atomic number of oxygen?

8 (8 protons, 8 electrons).

Q (page 53). ഓക്സിജന്റെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതുക. Write the electron configuration of oxygen.

2, 6 – 6 electrons in the outermost shell.

Q (page 53). ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന് എത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ കൂടി ലഭിച്ചാൽ അഷ്ടക വിന്യാസം പൂർത്തിയാക്കാൻ കഴിയും? How many more electrons must an oxygen atom get to complete its octet?

2 more (6 + 2 = 8). So each oxygen atom must put 2 electrons into the sharing.

ഓക്സിജൻ തന്മാത്രയിലെ രാസബന്ധനം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് നോക്കൂ (ചിത്രം 3.8). Look at the picture of the bond in the oxygen molecule (Fig 3.8).

Fig 3.8 (redrawn) – each oxygen gives 2 electrons; the overlap holds 2 pairs. Each circle now holds 4 + 4 = 8.

Q (page 53). ഓക്സിജൻ തന്മാത്രയിൽ എത്ര ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകളാണ് പങ്കുവയ്ക്കപ്പെട്ടത്? How many pairs of electrons are shared in the oxygen molecule?

2 pairs (4 shared electrons).

⭐ Key idea (textbook page 53)

രണ്ട് ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കുവച്ചുണ്ടാകുന്ന സഹസംയോജക ബന്ധനമാണ് ദ്വിബന്ധനം (Double bond).

A covalent bond formed by sharing two pairs of electrons is a double bond ദ്വിബന്ധനം.

ഓക്സിജൻ തന്മാത്രയിലെ സഹസംയോജകബന്ധനം (ദ്വിബന്ധനം) പ്രതീകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് O = O എന്ന് സൂചിപ്പിക്കാം. The double bond in the oxygen molecule is written O = O – two lines for two shared pairs.

5. The nitrogen molecule – a triple bond (Fig 3.9)

നൈട്രജൻ തന്മാത്രയിലെ രാസബന്ധനം ചിത്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് (ചിത്രം 3.9) നോക്കൂ. Look at the bond in the nitrogen molecule (Fig 3.9). Nitrogen, atomic number 7, has the configuration 2, 5 – it needs 3 more electrons.

Fig 3.9 (redrawn) – each nitrogen gives 3 electrons; the overlap holds 3 pairs. Each circle: 2 + 6 = 8.

Q (page 53). ഇവിടെ അഷ്ടകവിന്യാസം പൂർത്തിയാക്കാൻ എത്ര ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകളാണ് പങ്കുവച്ചിരിക്കുന്നത്? How many pairs of electrons are shared here to complete the octet?

3 pairs (6 shared electrons). Each nitrogen: 1 lone pair (2) + 3 shared pairs (6) = 8.

⭐ Key idea (textbook page 53)

മൂന്ന് ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കുവച്ചുണ്ടാകുന്ന സഹസംയോജക ബന്ധനമാണ് ത്രിബന്ധനം (Triple bond).

A covalent bond formed by sharing three pairs of electrons is a triple bond ത്രിബന്ധനം.

നൈട്രജൻ തന്മാത്രയിലെ സഹസംയോജകബന്ധനം (ത്രിബന്ധനം) പ്രതീകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് N ≡ N എന്ന് സൂചിപ്പിക്കാം. The triple bond in the nitrogen molecule is written N ≡ N.

🧑‍💻 Side note (page 53)

Ghemical സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗിച്ച് F₂, O₂, N₂ തന്മാത്രകളുടെ ഘടന നിർമ്മിക്കുക. Build the structures of the F₂, O₂ and N₂ molecules with the Ghemical software – or with the overlap builder in section 7, offline. (Ghemical and similar free programs are in the "Explore online" box.)

💡 A pattern worth remembering

Shared pairs needed = electrons the atom is short of an octet. F (7) is 1 short → 1 pair → F–F. O (6) is 2 short → 2 pairs → O=O. N (5) is 3 short → 3 pairs → N≡N. Count the shared electrons carefully: a double bond shares 2 pairs = 4 electrons, a triple bond 3 pairs = 6 electrons. (Triple bonds are very strong – that is why the nitrogen of the air is so unreactive – go further.)

6. The hydrogen molecule – the duplet

Q (page 54). ഹൈഡ്രജൻ തന്മാത്രയിലെ രാസബന്ധനം ഇലക്ട്രോൺ ഡോട്ട് ഡയഗ്രം ഉപയോഗിച്ച് ചിത്രീകരിക്കുക. Draw the bond in the hydrogen molecule using an electron dot diagram. Hydrogen, atomic number 1, has just 1 electron. Try it in your notebook first.

H· + ×H → H(·×)H: one shared pair → a single bond, H–H. Each hydrogen now has 2 electrons in its only shell – the duplet രണ്ട് ഇലക്ട്രോൺ സംവിധാനം of helium.

ഇവിടെ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ ഒരു ജോഡി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പങ്കുവയ്ക്കലിലൂടെ ഏകബന്ധനം ഉണ്ടാകുകയും തൊട്ടടുത്ത ഉൽകൃഷ്ടവാതകമായ ഹീലിയത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ ക്രമീകരണം നേടി സ്ഥിരത കൈവരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Here a single bond forms between the hydrogen atoms by sharing one pair of electrons, and each atom gains the electron arrangement of helium, the nearest noble gas ഉൽകൃഷ്ട വാതകങ്ങൾ – so it becomes stable സ്ഥിരത. Hydrogen's goal is 2, not 8, because its first shell can hold only 2 electrons.

H₂, N₂, O₂, F₂ എന്നീ മൂലക തന്മാത്രകളിലെ സഹസംയോജകബന്ധനം മനസ്സിലാക്കിയല്ലോ. You have now understood the covalent bond in the element molecules H₂, N₂, O₂ and F₂. On the next page we look at the bonds in some compound molecules.

7. Covalent overlap builder

Pick a molecule, then slide the atoms together. Watch the outer shells overlap, the shared pairs light up, and count the electrons around each atom.

🧪 Overlap builder – element molecules

bring the atoms together 0

dots: electrons of the first atom×crosses: electrons of the second atomamber rings: electrons counted for the chosen atom

Only the outermost electrons are drawn. Chlorine (2, 8, 7) behaves just like fluorine: 7 outer electrons, one shared pair, Cl–Cl.

Fill in: the bonds in diatomic molecules

Use the builder to complete the table, then press Check. Bond type: type single, double or triple.

✍ Diatomic molecules – shared pairs and bond types

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

📄 Covalent bond Wikipedia
Sharing electron pairs: single, double and triple bonds.
📄 Lewis structure Wikipedia
How to draw electron dot diagrams of molecules.
📄 Gilbert N. Lewis Wikipedia
The chemist who introduced electron dot diagrams and the shared electron pair.
🧪 Build a Molecule (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Join atoms to build H₂, O₂, H₂O, CO₂, NH₃ and more.

8. Check yourself

🧭 Summary

Two atoms that both need electrons (two non-metal atoms) cannot transfer electrons; they share them. A bond formed by sharing electrons is a covalent bond സഹസംയോജകബന്ധനം.
Each shared pair counts for both atoms. F₂: 1 pair → single bond F–F · O₂: 2 pairs → double bond O=O · N₂: 3 pairs → triple bond N≡N · H₂: 1 pair → H–H.
After bonding, F, O and N have an octet (8); each H has the duplet of helium (2).
One line between symbols = one shared pair.

Next: Covalent compounds – HCl, HF and water ▶