Cząsteczki. 1.Dlaczego atomy łącz. 2.Jak atomy łącz. 3.Co to jest wiązanie chemiczne? Jakie sąs. typy wiąza

Transkrypt

1 Cząsteczki 1.Dlaczego atomy łącz czą się w cząsteczki?.jak atomy łącz czą się w cząsteczki? 3.Co to jest wiązanie chemiczne? Co to jest rząd d wiązania? Jakie sąs typy wiąza zań?

2 Dlaczego atomy łącz czą się? Opis termodynamiczny Opis kwantowy

3 Cząsteczki homojądrowe

4 Jak atomy łącz czą się? Jak utworzyć orbital molekularny? ψ = c ψ a a c ψ b b Liniowa kombinacja orbitali atomowych (LCAO) Weźmy atomy wodory i utwórzmy molekułę a b a b

5 Jak atomy łącz czą się? Jaką postać ma operator energii? ˆ = Tˆ e, a Tˆ e, b Vˆ ˆ ˆ V V e a e b ab Vˆ e, a e, b energia kinetyczna elektronów energia potencjalna elektronów w polu jąder energia potencjalna jąder a i b energia potencjalna elektronów z atomów a i b

6 Jak atomy łącz czą się? Jaką postać ma funkcja falowa molekuły y? ψ = c ψ ( ) c ψ ( ) MO a Przepis na orbital molekularny (MO): liniowa kombinacja orbitali atomowych a b b Cała a sztuka przy poszukiwaniu funkcji falowej Ψ MO MO sprowadza się sięzatem do do poszukania wartości współczynnik współczynników c a i i c b

7 Jak atomy łącz czą się? Jaką postać ma funkcja falowa molekuły y? ψ MO,1 = ψ a ( ) ψ b ( ) c a = c b = 1 ψ MO, = ψ a ( ) ψ b ( ) c a = c b = 1 Liniowa kombinacja polega na na tym, że że e z orbitali atomowych powstają zawsze orbitale molekularne, itd

8 Jak atomy łącz czą się? Jaką postać ma gęstog stość prawdopodobieństwa MO molekuły y? Ψ MO ψ MO,1 = N = N ( ψ ( ) ψ ( )) ( ψ ( ) ψ ( ) ψ ( ) ψ ( )) a a b b a = b ψ MO, = N = N ( ψ ( ) ψ ( )) ( ψ ( ) ψ ( ) ψ ( ) ψ ( )) a a b b a = b N współczynnik normujący funkcję

9 Co to jest wiązanie? wzmocnienie 1 a0 ψ = ψ ( ) ψ ( ) 0 ψ MO, 1 a b a =ψb = e 3 r a a b a b orbital wiążą ążący

10 Co to jest wiązanie? osłabienie - wygaszenie ψ MO = ψ ( ) ψ ( ), 1 a b - a a b b -

11 Co to jest wiązanie? wzmocnienie ψ MO,1 osłabienie gęstość prawdopodobieństwa gęstość prawdopodobieństwa a b r a b r

12 Co to jest wiązanie? energia orbital antywiążący orbital wiążący

13 Co to jest wiązanie? poziomy energii elektronów E Aa b aa Energy diagram MO B Bb Electron probability distri (a) MO 1 (b) rozkład gęstości prawdopodobieństwa

14 Co to jest wiązanie? ψ ψ MO,1 MO, σ = orbital wiążą ążący = σ * orbital antywiążą ążący Reguły zapełniania orbitali molekularnych: minimum energii zakaz Pauliego reguła unda

15 Co to jest rząd d wiązania? R= n e na orbitalu wiążącym - n e na orbitalu antywiążącym R = n n * e e

16 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * R = 1 0 = 1 σ [ ] = ( σ ) 1

17 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * R = 0 = 1 σ [ ] = ( σ ) Która cząsteczka jest bardziej trwała?

18 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be R = 1 0 = 1 R = 0 = 1 Która cząsteczka jest bardziej trwała?

19 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * R = 1 = 1 e e σ [ ] ( ) ( * e = σ σ ) 1

20 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * R = = 0 e e σ [ ] ( ) ( * e = σ σ ) e nie istnieje

21 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * s s s σ s σ * R = 3 = 1 [ ] ( ) ( * ) Li = σ σ ( σ ) 1 s Li Li σ

22 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * s s σ s σ * s R = 4 = 1 [ ] ( ) ( * ) Li = σ σ ( σ ) s Li σ Li Która cząsteczka jest bardziej trwała?

23 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * s s s σ s σ * R = 4 3 = 1 Be Be σ [ ] ( ) ( * ) ( ) ( * Be = σ σ σ σ ) 1 s s

24 Jak przewidywać trwałość molekuł? Która cząsteczka istnieje? e e Li Li Be Be σ * s s σ s σ * s R = 4 4 = 0 [ ] ( ) ( * ) ( ) ( * Be = σ σ σ σ ) s s Be σ Be Be nie istnieje

25 Jakie sąs typy wiąza zań? Jakie typy orbitali molekularnych tworzą się z orbitali atomowych typu p? 09_190 Antibonding σ* p (a) p x p x σ p Bonding π* p Antibonding (b) p y p y π p Bonding

26 Jakie sąs typy wiąza zań? Jakie typy orbitali molekularnych tworzą się z orbitali atomowych typu p? B B (a) π π σ

27 Jakie sąs typy wiąza zań? Z jakich orbitali tworzą się wiązania σ? s s p p s-orbital s-orbital σ-bonding MO p-orbital p-orbital σ-bonding MO s p s-orbital p-orbital σ-bonding MO

28 Jakie sąs typy wiąza zań? Z jakich orbitali tworzą się wiązania π? p p p d

29 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład B [ ] ( )( )( ) ( ) ( ) 1 ( ) 1 B = σ σ σ σ * * s s p p π π p π * p p σ p π p σ * B B s s (a) σ

30 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład * * ad N [ N ] = ( σ ) ( σ ) ( σ ) ( σ ) ( σ ) ( π ) ( π ) s s px p y pz E p σ * p π * p p σ p π p σ * s s σ

31 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład * * * 1 * ad O [ N ] = ( σ ) ( σ ) ( σ )( σ )( σ ) ( π ) ( π ) ( π ) ( π ) 1 s s px p y pz py pz E p σ * p π * p p σ p π p σ * s s σ

32 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład * * * * ad F [ N ] = ( σ ) ( σ ) ( σ )( σ )( σ ) ( π ) ( π ) ( π ) ( π ) s s px py pz p y pz E p σ * p π * p p σ p π p σ * s s σ

33 Jakie sąs typy wiąza zań? B C N O F σ p * π p * σ p * π p * E σ p π p σ s * π p σ p σ s * σ s σ s Rząd d wiązania Energia dysocjacji Długość magnetyczność para dia dia para dia

34 Jakie sąs typy wiąza zań? 1.7 przykłady związków 1.6 długość wiązania O - O - O O BaO KO O PtF rząd wiązania

35 Cząsteczki heterojądrowe

36 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład F 09_198 atom F molecule F atom 09_199 σ * E p σ nucleus F nucleus

37 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład Li

38 Jakie sąs typy wiąza zań? wiązania zdelokalizowane

39 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład C _0 sp 09_03 C C sp C C C C (a) (b)

40 Jakie sąs typy wiąza zań? Przykład NO