Teoria VSEPR. Jak przewidywac strukturę cząsteczki?

Transkrypt

1 Teoria VSEPR Jak przewidywac strukturę cząsteczki?

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 Określ 1. liczbę elektronów walencyjnych LEW w atomie centralnym A 2. wartościowość i liczbę elektronów tworzących pary z elektronami liganda X 3. strukturę Lewisa cząsteczki włączając pary wiążące i niewiążące 4. liczbę koordynacyjną LK atomu centralnego A= liczba wszystkich par elektronowych (niewiążących i w wiązaniach s) i odpowiada liczbie naroży figury geometrycznej będącej podstawą geometrii cząsteczki na podstawie położenia atomów 5. ułóż wolne pary najdalej od siebie w przestrzeni wokół atomu centralnego 6. ułóż atomy liganda X w miejscach wiążących par elektronowych wokół atomu centralnego A 7. ustal geometrię cząsteczki.

4 Model VSEPR Table 08_06T 8.6Minimalne odpychanie par i geometria LK=liczba par geometria elektronowych ułożenie par budowa cząsteczki 4. Liczba 2 koordynacyjna liniowa a figura geometryczna 3 trójkątna A A 4 tetraedryczna A 5 bipiramida trygonalna 120 A 90 6 oktaedryczna A

5 Model VSEPR 4. Liczba koordynacyjna a figura geometryczna

6 Model VSEPR Przykład 1 2 O 1. O LEW=6 2. O = 2 wartościowy, 2 pary z ligandem 3. O LK = 4 = tetraedr kątowa

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

8 Model VSEPR Przykład 2 2 SO 4 brak wolnych par elektronowych 4 pary wiążące wiązania s LK=4=tetraedr

9 Model VSEPR Przykład 3 NO 3 N O O O O O N O brak wolnych par elektronowych 3 pary elektronowe w wiązaniach s LK=3=trójkąt

10 Przykłady do samodzielnego studiowania W oparciu o model VSEPR proszę określić budowę cząsteczek: N 3, Xe 4, PCl 5, PCl 6-, 3 PO 4

11 Model VSEPR 08_142 Przykład 4 N 3 Lone pair N N (a) (b)

12 Model VSEPR Przykład 5 Xe 4 08_150 Xe 90 leads to the structure Xe (a) Xe 180 leads to the structure Xe (b)

13 Model VSEPR Przykład 6 PCl _144 Cl P Cl Cl P Cl Cl Cl

14 Wiązania w świetle teorii kwantów fenomenologicznie

15 Wiązania 08_130 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. Energy (kj/mol) ( bond length) (b) 2 molecule Optimum distance to achieve lowest overall energy of system

16 Własności wiązań Długość Energia Polarność

17 Długość wiązania odległość dla której energia jest minimalna

18 Energia wiązania energia potrzebna do zerwania wiązania

19 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 E A E B I AB I AA I BB J mol 1

20 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 2.2 Os 2.2 Co Rh 2.2 Ir 2.2 Ni Pd 2.2 Pt 2.2 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 2.2 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 2.2 Os 2.2 Co Rh 2.2 Ir 2.2 Ni Pd 2.2 Pt 2.2 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 2.2 Cl Decreasing electronegati Increasing electronegativity Decreasing electronegativity (a) (b) skala Paulinga Elektroujemność Typy wiązań kryterium podziału

21 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność skala Paulinga

22 Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność

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

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

25 Polarność wiązań i cząsteczek 08_131 (a) (b) +

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

27 Polarność 08_133 wiązań i cząsteczek + O (a) (b)

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

29 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]

30 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

31 Jony promień jonowy 08_136 Li Be O (0.60) 60 (0.31) 31 (1.40) 140 (1.36) 136 Na Mg Al S Cl (0.95) 95 (0.65) 65 (0.50) 50 (1.84) 184 (1.81) 181 K Ca Ga Se Br (1.33) 133 (0.99) 99 (0.62) 62 (8) 198 (5) 195 Rb Sr In Sn Sb Te I (1.48) 148 (1.13) 113 (0.81) 81 (0.71) 71 (0.62) 62 (2.21) 221 (2.16) 216

32 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]

33 Związki jonowe Etapy tworzenia związku jonowego

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

35 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

36 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

37 Związki jonowe Przemiany Ionization energy energii podczas tworzenia Na 50 verall nergy hange Na + (g) (g) Na(g) + Na(s) + Ionization energy (g) (g) Na(g) + (g) Na + (g) + - (g) Na(s) -328 Electron affinity -923 Lattice energy

38 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)