Inne koncepcje wiązań chemicznych. 1. Jak przewidywac strukturę cząsteczki? 2. Co to jest wiązanie? 3. Jakie są rodzaje wiązań?

Transkrypt

1 Inne koncepcje wiązań chemicznych 1. Jak przewidywac strukturę cząsteczki? 2. Co to jest wiązanie? 3. Jakie są rodzaje wiązań?

2 Model VSEPR wiązanie pary elektronowe dzielone między atomy tworzące wiązanie. Rozkład elektronów walencyjnych w cząsteczce (struktura Lewisa) stuktura minimalizujemy odpychanie między wolnymi parami elektronowymi w cząsteczce

3 Model VSEPR Algorytm 1. Określ strukturę elektronową Lewis a 2. Ułóż wolne pary najdalej od siebie. 3. Określ położenie atomów na podstawie par elektronowych tworzących wiązania 4. Na podstawie położenia atomów ustal geometrię cząsteczki.

4 Model VSEPR Przykład 1 2 O 08_143 Lone pair O Bonding pair O Bonding pair (a) (b) Lone pair (c) O C

5 Model VSEPR Przykład 2 N 3 08_142 Lone pair N N (a) (b)

6 Model VSEPR Przykład 3 Xe 4 08_150 Xe 90 leads to the structure Xe (a) Xe 180 leads to the structure Xe (b)

7 Model VSEPR Przykład 4 PCl _144 Cl P Cl Cl P Cl Cl Cl

8 Model VSEPR Table 08_06T 8.6Minimalne odpychanie par i geometria liczba par elektronowych geometria ułożenie par 2 liniowa 3 trójkątna A A str. cząsteczki 4 tetraedryczna A 5 bipiramida trygonalna 120 A 90 6 oktaedryczna A

9 Wiązania w świetle teorii kwantów fenomenologicznie

10 Wiązania 08_130 Energy (kj/mol) Internuclear distance (nm) + atom atom Sufficiently far apart to have no interaction + + atom atom The atoms begin to interact as they move closer together molecule Optimum distance to achieve lowest overall energy of system

11 Własności wiązań Długość Energia Polarność

12 Długość wiązania odległość dla której energia jest minimalna

13 Energia wiązania energia potrzebna do zerwania wiązania

14 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 x 0 I AB = I AA I BB E = EA EB = I AB I AA I BB µ J mol 1

15 2.1 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 1.9 Re 1.9 Np-No e 1.8 Ru 2.2 Os 2.2 Co 1.9 Rh 2.2 Ir 2.2 Ni 1.9 Pd 2.2 Pt 2.2 Cu 1.9 Ag 1.9 Au 2.4 Zn 1.6 Cd 1.7 g 1.9 Ga 1.6 In 1.7 Tl 1.8 Al 1.5 B 2.0 Ge 1.8 Sn 1.8 Pb 1.9 Si 1.8 C 2.5 As 2.0 Sb 1.9 Bi 1.9 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 2.2 Cl Decreasing electronegativity (b) skala Paulinga Elektroujemność Typy wiązań kryterium podziału

16 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność skala Paulinga

17 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność

18 Typy wiązań Różnica elektroujemności pomiędzy atomami Typ wiązania Trendy 0 kowalencyjne >2.5 kowalencyjne spolaryzowane jonowe kowalencyjność jonowość

19 Polarność wiązań +e -e +δ -δ l miara - moment dipolowy l e. l µ = δ. l δ - ładunek efektywny l - długość wiązania

20 Polarność wiązań i cząsteczek δ δ + δ + δ + δ + δ + δ δ + δ δ + δ δ + δ δ δ δ + δ + δ δ + δ ( ) δ+ δ

21 Polarność wiązań i cząsteczek δ + 3δ + N δ + δ + +

22 Polarność wiązań i cząsteczek δ + + O 2δ + δ +

23 Polarność wiązań i cząsteczek cząsteczka budowa przykład AB 2 CO 2 AB 3 SO 3 AB 4 CCl 4 Cząsteczki symetryczne --wiązania polarne --moment dipolowy=0

24 Jony promień jonowy 08_136 Li + Be 2+ O 2 (0.60) 60 (0.31) 31 (1.40) 140 (1.36) 136 Na + Mg 2+ Al 3+ S 2 Cl (0.95) 95 (0.65) 65 (0.50) 50 (1.84) 184 (1.81) 181 K + Ca 2+ Ga 3+ Se 2 Br (1.33) 133 (0.99) 99 (0.62) 62 (1.98) 198 (1.95) 195 Rb + Sr 2+ In 3+ Sn 4+ Sb 5+ Te 2 I (1.48) 148 (1.13) 113 (0.81) 81 (0.71) 71 (0.62) 62 (2.21) 221 (2.16) 216

25 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]

26 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

27 Związki jonowe Etapy 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]

28 Związki jonowe Etapy tworzenia związku jonowego

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

30 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

31 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

32 Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia Na l e Na + (g) (g) Ionization energy 1 Na(g) (g) 1 Na(s) (g) Na(g) + (g) Na + (g) + - (g) Na(s) -328 Electron affinity -923 Lattice energy

33 Związki jonowe Mg 2+ (g) + O 2- (g) 08_139 Powinowactwo elektronowe (P) 737 Powinowactwo ele Przemiany energii podczas tworzenia MgO Mg 2+ (g) + Mg 2+ (g) + O(g) O 2 (g) Energia sieciowa 2180 Energia jonizacji (I) Mg(g) + Mg(s) O 2 (g) 2 O 2 (g) Zmiana energii MgO( s)