TEORIA WIĄZAŃ WALENCYJNYCH (VB) dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

Transkrypt

1 TEORIA WIĄZAŃ WALENCYJNYC (VB)

2 Metoda (teoria) wiąań walencjnch (VB) Dogodną i użtecną metodę prewidwania kstałtu cąstecki stanowi koncepcja hbrdacji. YBRYDYZACJA - wmiesanie funkcji falowch, tworenie orbitali miesanch orbitali atomowch mającch najcęściej tę samą główną licbę kwantową lec różne wartości pobocnej licb kwantowej. brdacja nie jest recwistm jawiskiem ficnm wstępującm w cąstecce, lec jednie formalnm abiegiem matematcnm umożliwiającm wgodn opis wiąań chemicnch i struktur elektronowej cąstecek. Nowe orbitale, którch charakterstki są kombinacją orbitali atomowch (pocątkowch) nawane są orbitalami hbrdowanmi lub hbrdami. Licba hbrd, tn. orbitali hbrdowanch jest awse równa licbie orbitali użtch do hbrdacji.

3 brdacja - dlacego???... np. cąstecka gaowego BeF 2 elektron walencjne 2s 2p 2p 2p Be - stan podstawow Be* - stan wbudon 2s 2p 2p 2p F F I wiąanie 2s + 2p II wiąanie 2p + 2p Wniosek (?) wiąania utworone są różnch orbitali, a więc są: nierównocenne, o różnej długości, różnicowanej energii.

4 Recwistość! oba wiąania są jednakowo silne (o tej samej długości i energii) cąstecka ma budowę liniową. rowiąanie hbrdacja + s + p (dwa orbitale atomowe) sp sp (dwa orbitale hbrdowane) s + p + p 3 orbitale hbrdowane tpu: sp2 s + p + p + p 4 orbitale hbrdowane tpu: sp3 kstałt orbitali na Orbitale.url

5 Orbitale hbrdpwane sp 2 Orbitale hbrdpwane sp 3 Co bło pierwse, cąstecka c hbrdacja?

6 Cąstecka BeF 2 4Be 1s 2 2s 2 2s 2p stan podstawow Be 2s 2p F stan wbudon Be* sp F sp stan wbudon + hbrdacja Be F hbrdacja tpu sp to hbrdacja digonalna każda hbrda sp awiera jeden elektron 180o Be F F Be F

7 5B 1s 2 2s 2 2p 1 Cąstecka BCl 3 2s 2p stan podstawow B stan wbudon B* 3s 3p Cl Cl Cl sp 2 sp 2 sp 2 stan wbudon + hbrdacja B hbrdacja tpu sp 2 to hbrdacja trgonalna każda hbrda sp 2 awiera jeden elektron Cl Cl B Cl Cl Cl B 120o Cl

8 6C 1s 2 2s 2 2p 2 Cąstecka C 4 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* sp 3 sp 3 sp 3 sp 3 stan wbudon + hbrdacja C hbrdacja tpu sp 3 to hbrdacja tetraedrcna każda hbrda sp 3 awiera jeden elektron 109o28'

9 7N 1s 2 2s 2 2p 3 Cąstecka N 3 2s 2p N i N* sp 3 sp 3 sp 3 sp 3 stan wbudon + hbrdacja N hbrdacja tpu sp 3 kąt 107 o 45

10 Cąstecka 2 O 8O 1s 2 2s 2 2p 4 2s 2p O i O* sp 3 sp 3 sp 3 sp 3 stan wbudon + hbrdacja O hbrdacja tpu sp 3 kąt 104 o 30

11 sp BeCl 2 CO 2 N 2 O BeF 2 CS 2 C 2 2 sp 3 d PCl 5 SF 4 I 3 sp 2 BF 3 C 2 4 NO 2 O 3 BCl 3 CO 2 3 NO 2 SO 2 NO 3 SO 3 sp 3 BF 4 C 4 N 3 2 O CCl 3 N + 4 SO 2 4 CCl 4 SO 2 3 sp 3 d 2 SF 6 IF 5 dsp 2, d 2 sp 3 i inne w wiąkach kompleksowch, np. Pt(N 3 ) 2 Cl 2, [Fe(CN) 6 ] 3 hbrd. kombinacja orbitali kąt geometria cąstecki sp s + p 180 o liniowa sp 2 s + p + p 120 o trgonalna (płaski ) sp 3 s + p + p + p 109 o 28 tetraedrcna sp 3 d s + p + p + p + d 90 o, 120 o bipiramida trgonalna sp 3 d 2 s + p + p + p + d + d 90 o oktaedrcna

12 Orbitale hbrdpwane dsp3 Orbitale hbrdpwane d2sp3 Orbitale.url

13 Cąstecka PCl 5 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3s 3p 3d stan podstawow P stan wbudon P* Cl stan wbudon + hbrdacja P Cl P Cl hbrdacja tpu sp 3 d bipiramida trgonalna Cl Cl

14 Cąstecka SF 4 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3s 3p 3d stan podstawow S stan wbudon S* stan wbudon + hbrdacja S hbrdacja tpu sp 3 d bipiramida trgonalna F S F F F

15 Jon I 3 53I powłoka walencjna 5s 2 5p 5 5s 5p 5d stan podstawow I stan wbudon + hbrdacja I I hbrdacja tpu sp 3 d bipiramida trgonalna kąt 180 o I I

16 Cąstecka SF 6 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3s 3p 3d stan podstawow S stan wbudon S* stan wbudon + hbrdacja S F F hbrdacja tpu sp 3 d 2 oktaedr kąt 90 o F S F F F

17 wiąania tpu + s s s-s + s p s-p + p p p-p wiąania tpu + p p p-p

18 Cąstecka C 2 6 (etan) 6C 1s 2 2s 2 2p 2 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* sp 3 sp 3 sp 3 sp 3 stan wbudon + hbrdacja C C C wiąania tpu

19 Cąstecka C 2 4 (eten, etlen) 6C 1s 2 2s 2 2p 2 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* sp 2 sp 2 sp 2 p stan wbudon + hbrdacja C.

20 ... C C

21 Cąstecka C 2 2 (etn, acetlen) 6C 1s 2 2s 2 2p 2 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* sp sp p p stan wbudon + hbrdacja C.

22 ... C, C

23 Cąstecka CO 2 6C 1s 2 2s 2 2p 2 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* 8O 1s 2 2s 2 2p 4 2s (2 atom) 2p O sp sp p p stan wb. + hbrd. C. atom O atom C atom O

24 . atom O atom C atom O. O C O atom O atom C atom O

25 8O 1s 2 2s 2 2p 4 (atom centraln) 2s Cąstecka O 3 2p 8O 1s 2 2s 2 2p 4 (2 atom) 2s 2p O O i O* sp 2 sp 2 sp 2 stan wbudon + hbrdacja O O O l O O 1,48 Å l O=O 1,21 Å O O O O l w O 3 1,28 Å

26 Cąstecka SO 2 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3s 3p 3d stan podstawow S stan wbudon S* stan wbudon + hbrdacja S sp 2 sp 2 sp 2 p d hbrdacja tpu sp 2 budowa płaska trójkątna kąt 119,5 o O S O

27 MEZOMERIA REZONANS (wor meomercne struktur reonansowe) /sposób predstawienia budow elektronowej pewnch wiąków chemicnch (tch w którch nie można rokładu elektronów w cąstecce opisać prawidłowo jednm strukturalnm worem chemicnm) a pomocą struktur granicnch/ benen poprawne wor strukturalne tlenków, kwasów tlenowch i ich anionów: NO NO 2 SO 2 O 3 SO 3 2 CO 3 CO 3 2 NO 3 NO 3 NO 2 NO 2 3 PO 4 2 SO 4 SO SO 3 SO 2 3 S 2 O 2 3 CO COO COO C 3 CO C 3 COO C 3 COO

28 Struktura prestrenna cąstecek i jonów (dla pierwiastków grup głównch) AX m n A atom centraln X inne atom (jednakowe lub różne) wiąane atomem A atom wodoru bepośrednio wiąan atomem A Licbę orbitali hbrdowanch (licbę hbrd L h ) oblica się wg worów: L pe = ½ L ew 4 m n L h = L pe + m + n L = 4 L h L pe - licba wolnch par elektronów na atomie centralnm L ew L h - licba elektronów walencjnch w cąstecce lub jonie - licba hbrd Jeżeli L h wnosi: 2 digonalna 5 bipiramida trgonalna 3 trgonalna 6 oktaedrcna 4 tetraedrcna