CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB)

Transkrypt

1 CZĄSTECZKA Stanislao Cannizzaro ( ) cząstki - elementy mikroświata, termin obejmujący zarówno cząstki elementarne, jak i atomy, jony proste i złożone, cząsteczki, rodniki, cząstki koloidowe; cząsteczka - molekuła, drobina; najmniejsza cząstka substancji prostej (pierwiastka) lub złożonej (zw chem) zdolna do samodzielnego istnienia, zachowująca jej chemiczne i pewne fizyczne właściwości oraz biorąca udział w reakcjach chemicznych; Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB) przyjmuje się, że atomy w cząsteczce są podobne do izolowanych atomów; stosuje się bezpośrednio orbitale atomowe, tzw orbitale walencyjne, a wiązania chemiczne tworzone są przez elektrony walencyjne; do opisu wiązań chemicznych w cząsteczkach stosuje się tzw orbitale zhybrydyzowane metoda orbitali molekularnych (M) polega na traktowaniu cząsteczki jako całości, w której elektrony poruszają się pod wpływem jąder i pozostałych elektronów; każdy elektron należy do cząsteczki jako całości; rozkłady przestrzenne elektronów w cząsteczce nazywa się orbitalami molekularnymi (cząsteczkowymi) dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

2 Reakcja sodu z wodą Reakcja potasu z wodą Spalanie siarki w tlenie Reakcja sodu z chlorem ilmy pochodzą ze strony wwwseilnachtcom dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii WIĄZAIA CEMICZE wiązanie jonowe wiązanie kowalencyjne (atomowe) wiązanie kowalencyjne spolaryzowane (atomowe spol) wiązanie koordynacyjne wiązanie wodorowe wiązanie metaliczne dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

3 wiązanie jonowe np a a 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 a 1s 2 2s 2 2p 6 3s 0 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 a a - dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii np Ca 2Ca 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 1s 2 2s 2 2p 5 Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 0 1s 2 2s 2 2p 6 Ca Ca wartościowość elektrochemiczna (elektrowartościowość) to: liczba elektronów oddanych lub pobranych przez atom danego pierwiastka różnica elektroujemności (Δχ): Δχ = χ χ a = 3,2 0,9 = 2,3 Δχ = χ χ Ca = 4,0 1,0 = 3,0 wiązanie jonowe, jeżeli: Δχ 1,7 K, CsBr, Ca 2, a 2 S, Ba, Sr, Cs, ai, KBr wodorotlenki, np a, K itp (jony a, K, - ) sole, np K 2 S 4 (jony K i S 4 2- ), a 3 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii - -

4 wiązanie kowalencyjne (atomowe) np 2, 2, 2, 2, 2 cząsteczki homojądrowe różnica elektroujemności Δχ = 0 dwa atomy 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 lub dwa atomy 1s 2 2s 2 2p 3 wartościowość pierwiastka wspólna para elektronowa wolna para elektronowa wiązanie wielokrotne orbital molekularny lub dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii długość wiązania (l) i energia (E w ) l [Å] E w [kj/mol] 2 1, , , C C 3 1, C=C 2 1, C C 1, wiązanie kowalencyjne spolaryzowane (atomowe spolaryzowane) cząsteczki heterojądrowe różnica elektroujemności 0 < Δχ < 1,7 2δ δ δ δ 2δ δ δ C δ cząsteczka χ = 3,2 χ = 2,1 Δχ = 1,1 cząsteczka C 2 χ = 3,5 χ C = 2,5 Δχ = 1,0 cząsteczka 2 χ = 3,5 χ = 2,1 Δχ = 1,4 Δχ 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,8 3,0 3,2 % char j wiaz dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

5 moment dipolowy μ = q l jednostki: układ SI kulombometr [Cm] układ CGS debaj [D] 1 D = 3, Cm μ = i = n i= 1 μ i dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii charakter kierunkowy wiązań kowalencyjnych A 2 2, 2, 2, 2, μ = 0 AB, Br, C,, μ > 0 A 2 B, AB 2 C 2, CS 2, Be 2, μ = 0 2, 2, 2 S, μ > 0 AB 3 B 3, S 3, μ = 0 3, P 3, μ > 0 AB 4 C 4, C 4, μ = 0 Br C 1,91 1,03 0,79 0,10 0,10 2 S 2 2 S 2 1,84 1,60 0,93 0,29 3 P 3 C 3 C 3 1,44 1,16 1,56 1,15 a (gaz) KBr (898 o C) 8,50 9,24 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

6 wiązanie koordynacyjne (donorowo-akceptorowe, semipolarne) Polega na utworzeniu wspólnej pary elektronowej z elektronów pochodzących od jednego atomu, zwanego donorem Atom drugiego pierwiastka, nazywany akceptorem, uzupełnia własną powłokę walencyjną elektronami donora Ṇ lub 2 3 Ṇ Ḟ B B lub B wartościowość pierwiastka wiązalność 4, 3, tlenki siarki i azotu, niektóre kwasy tlenowe, związki kompleksowe, dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii wartościowość, wiązalność stan podstawowy a stan wzbudzony 2s 2p stan podstawowy E stan wzbudzony E* gdzie E to: Be B C fosfor 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3s 3p 3d stan podstawowy P stan wzbudzony P* dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

7 siarka 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3s 3p 3d stan podstawowy S stan wzbudzony S* stan wzbudzony S* wiązanie wodorowe (będzie omówione przy właściwościach cieczy) dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii występowanie: metale i ich stopy wiązanie metaliczne elektrony walencyjne wszystkich atomów stanowią wspólną chmurę elektronową ładunku ujemnego, otaczającą dodatnie zręby atomowe, elektrony walencyjne są więc zdelokalizowane, a chmura elektronowa, zwana gazem elektronowym ermiego przenika cały kryształ (w 1 cm 3 metalu znajduje się około swobodnych elektronów) obecność chmury elektronowej zapewnia kryształom metalicznym przewodnictwo elektronowe, kationowa budowa sieci krystalicznej zapewnia metalom plastyczność, której nie mają kryształy jonowe, metal Wzajemne przemieszczenia kationów w sieci metalu kryształ jonowy wywołane zewnętrzną siłą w niewielkim stopniu wpływają na oddziaływania między zrębami atomowymi, a w przypadku kryształu jonowego przemieszczenie jonów prowadzi do destrukcji sieci (kruchość), wskutek zamiany sił przyciągania na siły odpychania dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii