Wiązania. w świetle teorii kwantów fenomenologicznie

Transkrypt

1 Wiązania w świetle teorii kwantów fenomenologicznie

2 Wiązania Teoria kwantowa: zwiększenie gęstości prawdopodobieństwa znalezienia elektronów w przestrzeni pomiędzy atomami c a a c b b Liniowa kombinacja orbitali atomowych (LCAO) Weźmy 2 atomy wodory i utwórzmy molekułę 2 a b a b

3 Wiązania Opis fenomenologiczny 08_130 atom ntly far apart no interaction m atom begin to interact ove closer together. molecule istance to achieve Energy (kj/mol) Internuclear distance (nm) atom Sufficiently far apart to have no interaction atom atom atom The atoms begin to interact as they move closer together. 2 molecule Optimum distance to achieve lowest overall energy of system Energy (kj/mol) ( bon

4 Własności wiązań Długość Energia Polarność

5 Długość wiązania odległość dla której energia jest minimalna

6 Energia wiązania energia potrzebna do zerwania wiązania

7 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność Definicjia Mullikena: E P 2 I lub E P 2 I P powinowactwo elektronowe I energia jonizacji Definicjia Paulinga: lim x0 I AB I AA I BB E E A E B I AB I AA I BB J mol 1

8 Na 0.9 Mg 1.2 K 0.8 Ca 1.0 Rb 0.8 Sr 1.0 Cs 0.7 Ba 0.9 r 0.7 Ra 0.9 Sc 1.3 Y 1.2 La-Lu Ac 1.1 Ti 1.5 Zr 1.4 f 1.3 Th 1.3 V 1.6 Nb 1.6 Ta 1.5 Pa 1.4 Cr 1.6 Mo 1.8 W 1.7 U 1.4 Mn 1.5 Tc Re Np-No e 1.8 Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au 2.4 Zn 1.6 Cd 1.7 g Ga 1.6 In 1.7 Tl 1.8 Al Ge 1.8 Sn 1.8 Pb Si As 2.0 Sb Bi P Se 2.4 Te 2.1 Po 2.0 S Br 2.8 I 2.5 At Cl Li 1.0 Be 1.5 Na 0.9 Mg 1.2 K 0.8 Ca 1.0 Rb 0.8 Sr 1.0 Cs 0.7 Ba 0.9 r 0.7 Ra 0.9 Sc 1.3 Y 1.2 La-Lu Ac 1.1 Ti 1.5 Zr 1.4 f 1.3 Th 1.3 V 1.6 Nb 1.6 Ta 1.5 Pa 1.4 Cr 1.6 Mo 1.8 W 1.7 U 1.4 Mn 1.5 Tc Re Np-No e 1.8 Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au 2.4 Zn 1.6 Cd 1.7 g Ga 1.6 In 1.7 Tl 1.8 Al 1.5 B 2.0 Ge 1.8 Sn 1.8 Pb Si 1.8 C 2.5 As 2.0 Sb Bi P 2.1 N 3.0 Se 2.4 Te 2.1 Po 2.0 S 2.5 O 3.5 Br 2.8 I 2.5 At Cl Decreasing electronegati Increasing electronegativity Decreasing electronegativity (a) (b) skala Paulinga Elektroujemność Typy wiązań kryterium podziału

9 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność skala Paulinga

10 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność

11 kowalencyjność jonowość Typy wiązań Różnica elektroujemności pomiędzy atomami Typ wiązania Trendy 0 kowalencyjne kowalencyjne spolaryzowane >1.5 jonowe

12 Polarność wiązań e -e - l miara - moment dipolowy l e. l =. l - ładunek efektywny l - długość wiązania

13 Polarność wiązań i cząsteczek 08_131 (a) (b)

14 Polarność 08_134 wiązań i cząsteczek 3 N (a) (b)

15 Polarność 08_133 wiązań i cząsteczek O (a) (b)

16 Polarność wiązań i cząsteczek tron Pairs Around an Atom Yielding Minimum Repulsion tron Pairs Around an Atom Yielding Minimum Repulsion Arrangement of Electron Pairs Arrangement of Electron Pairs cząsteczka budowa przykład Example Example A AB 2 CO 2 A AB 3 SO 3 AB 4 A CCl 4 Cząsteczki symetryczne - wiązania polarne - moment dipolowy=0

17 Jony Konfiguracja elektronowa Na: 1s 2 2s 2 p 6 3s 1 = [Ne] 3s 1 Cl: 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 5 = [Ne]3s 2 p 5 Na : 1s 2 2s 2 p 6 3s 0 = [Ne] Cl - : 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 p 6 = [Ar]

18 Jony Konfiguracja elektronowa Przykład przewidywanie rozmiarów jonów jony izoelektronowe O 2,, Na, Mg 2, Al 3 O 2 > > Na > Mg 2 > Al 3 największy najmniejszy

19 Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia związku jonowego 1. Sublimacja metalu M(s) M(g) [endotermiczny] 2. Jonizacja metalu (I) M(g) M (g) e [endotermiczny] 3. Dysocjacja niemetalu 1 /2X 2 (g) X(g) [endotermiczny] 4. Utworzenie anionu niemetalu (P): X(g) e X (g) [egzotermiczny] 5. Utworzenie związku jonowego M (g) X (g) MX(s) [egzotermiczny]

20 Związki jonowe Etapy tworzenia związku jonowego

21 Związki jonowe Energia sieciowa Zmiana energii podczas następującej przemiany: M (g) X (g) MX(s) E<0 Efekt energetyzny (z punktu widzenia układu) egzotermiczny

22 Związki jonowe Energia sieciowa Q Q Energia sieciowa k 1 2 r oddziaływanie Coulombowskie Q 1, Q 2 = ładunki jonów r = minimalna odległość pomiędzy kationem i anionem

23 Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia Na Na(s) Na(g) sublimacja 161 Na(g) Na (g) e jonizacja /2 2 (g) (g) dysocjacja 77 (g) e (g) utworzenie anionu -328 Na (g) (g) Na(s) reakcja -923 Na(s) 1 /2 2 (g) Na(s) -570

24 Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia Na 2180 Ionization energy Na(g) (g) 1 2 O 2 (g) 1 2 O 2 (g) 150 Overall energy change Na (g) (g) Na(g) Na(s) Ionization energy (g) (g) Na (g) - (g) Na(s) -328 Electron affinity -923 Lattice energy

25 Związki jonowe Mg 2 (g) O 2- (g) 08_139 Powinowactwo elektronowe (P) 737 Powinowactwo elektronowe (P) Przemiany energii podczas tworzenia MgO Mg 2 (g) Mg 2 (g) O(g) O 2 (g) Energia sieciowa 2180 Energia jonizacji (I) Na (g) (g) Mg(g) Mg(s) O 2 (g) 2 O 2 (g) Ioniz ener Na(g) Na(s) Zmiana energii MgO( s)