CZĄSTECZKA (VB) Metoda (teoria) wiązań walencyjnych (VB)

Transkrypt

1 CZĄSTECZKA (VB) Metoda (teoria) wiąań walencjnch (VB) teoria VSEPR (ang. Valence Shell Electron Pair Repulsion), tj. odpchanie się par elektronów powłoki walencjnej teoria Sidgwicka i Powella (1940 r.) teoria Gilleiego i Nholma kstałt cąstecki wiąan jest licbą par elektronów na powłoce walencjnej atomu centralnego, obsadone pre par elektronów orbitale odpchają się, można prewidieć romiescenie orbitali wokół atomu centralnego a tm samm możliwe jest określenie kstałtu cąstecki i kątów międ wiąaniami, Dogodną i użtecną metodę prewidwania kstałtu cąstecki stanowi koncepcja hbrdacji. dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

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

3 Recwistość! oba wiąania są jednakowo silne (o tej samej długości i energii) cąstecka ma budowę liniową. rowiąanie hbrdacja + + s p (dwa orbitale atomowe) (dwa orbitale hbrdowane) s + p + p 3 orbitale hbrdowane tpu: 2 s + p + p + p 4 orbitale hbrdowane tpu: kstałt orbitali na dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Orbitale.url Orbitale hbrdpwane 2 Orbitale hbrdpwane Co bło pierwse, cąstecka c hbrdacja? dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

4 dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii 4Be 1s 2 2s 2 Cąstecka Be 2 2s 2p 2s 2p stan podstawow Be stan wbudon Be* stan wbudon + hbrdacja Be hbrdacja tpu to hbrdacja digonalna każda hbrda awiera jeden elektron 180o Be Be dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

5 5B 1s 2 2s 2 2p 1 Cąstecka B 3 2s 2p 3s 3p stan podstawow B stan wbudon B* stan wbudon + hbrdacja B hbrdacja tpu 2 to hbrdacja trgonalna każda hbrda 2 awiera jeden elektron B B 120o dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii 6C 1s 2 2s 2 2p 2 Cąstecka C 4 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* stan wbudon + hbrdacja C hbrdacja tpu to hbrdacja tetraedrcna każda hbrda awiera jeden elektron 109o28' dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

6 7N 1s 2 2s 2 2p 3 Cąstecka N 3 2s 2p N i N* stan wbudon + hbrdacja N hbrdacja tpu kąt 106 o 45 dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Cąstecka 2 O 8O 1s 2 2s 2 2p 4 O i O* 2s 2p stan wbudon + hbrdacja O hbrdacja tpu kąt 104 o 30 dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

7 Be 2 CO 2 N 2 O Be 2 CS 2 C B 3 C 2 4 NO 2 O 3 B 3 CO 2 3 NO 2 SO 2 NO 3 SO 3 B 4 C 4 N 3 2 O C 3 N + 4 SO 2 4 C 4 SO 2 3 d P 5 S 4 I 3 d 2 S 6 I 5 d 2, d 2 i inne w wiąkach kompleksowch, np. Pt(N 3 ) 2 2, [e(cn) 6 ] 3 hbrd. kombinacja orbitali kąt geometria cąstecki s + p 180 o liniowa 2 s + p + p 120 o trgonalna (płaski Δ) s + p + p + p 109 o 28 tetraedrcna d s + p + p + p + d 90 o, 120 o bipiramida trgonalna d 2 s + p + p + p + d + d 90 o oktaedrcna dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Orbitale hbrdpwane d Orbitale hbrdpwane d 2 Orbitale.url dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

8 Cąstecka P 5 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3s 3p 3d stan podstawow P stan wbudon P* stan wbudon + hbrdacja P P hbrdacja tpu d bipiramida trgonalna dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Cąstecka S 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 S hbrdacja tpu d bipiramida trgonalna dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

9 Jon I 3 53I powłoka walencjna 5s 2 5p 5 5s 5p 5d stan podstawow I stan wbudon + hbrdacja I I hbrdacja tpu d bipiramida trgonalna kąt 180 o I I dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Cąstecka S 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 hbrdacja tpu d 2 oktaedr kąt 90 o S dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

10 wiąania tpu + s s s-s + s p s-p + p p p-p wiąania tpu π + p p p-p dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii Cąstecka C 2 6 (etan) 6C 1s 2 2s 2 2p 2 2s 2p stan podstawow C stan wbudon C* stan wbudon + hbrdacja C C C wiąania tpu dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

11 Cąstecka C 2 4 6C 1s 2 2s 2 2p 2 stan podstawow C (eten, etlen) 2s 2p stan wbudon C* p stan wbudon + hbrdacja C. dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii... C π C dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

12 Cąstecka C 2 2 6C 1s 2 2s 2 2p 2 stan podstawow C (etn, acetlen) 2s 2p stan wbudon C* p p stan wbudon + hbrdacja C. dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii... C π,π C dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

13 6C 1s 2 2s 2 2p 2 Cąstecka CO 2 2s stan podstawow C 2p 8O 1s 2 2s 2 2p 4 2s O (2 atom) 2p stan wbudon C* stan wb. + hbrd. C. p p atom O atom C dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii atom O. atom O atom C atom O. O π C π O atom O atom C atom O dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

14 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 p d hbrdacja tpu 2 budowa płaska trójkątna kąt 119,5 o O S O dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii MEZOMERIA REZONANS (wor meomercne struktur reonansowe) /osób 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 2 3 NO 3 NO 3 NO 2 NO 2 3 PO 4 2 SO 4 SO SO 3 SO 3 2 S 2 O 3 2 COO COO C 3 COO C 3 COO dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii

15 Struktura prestrenna cąstecek i jonów (dla pierwiastków grup głównch) AX n m A atom centraln X inne atom (jednakowe lub różne) atom wodoru bepośrednio wiąan atomem A np. w C 3 n = 3 a m = 1 Licbę orbitali hbrdowanch (licbę hbrd L h ) oblica się wg worów: L pe = ½ L ew 4 n m L h = L pe + n + m L pe L pe L h - licba wolnch par elektronów na atomie centralnm - licba elektronów walencjnch w cąstecce (jonie) - licba hbrd Jeżeli L h wnosi: 2 digonalna 5 bipiramida trgonalna 3 trgonalna 6 oktaedrcna 4 tetraedrcna dr enrk Mska - Uniwerstet Gdański - Wdiał Chemii