CZĄSTECZKA Stanislao Cannizzaro (1826-1910) 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 jedną z dwóch metod (teorii): metoda wiązań walencyjnych (VB) przyjmuje się, że atomy w cząsteczce są bardzo podobne do izolowanych atomów; stosuje się bezpośrednio orbitale atomowe, tzw orbitale walencyjne; wiązania chemiczne tworzone są przez elektrony walencyjne; do opisu wiązań chemicznych w cząsteczkach stosuje się tzw orbitale zhybrydyzowane metoda orbitali molekularnych (MO) cząsteczka traktowana jest jako molekuła, w której elektrony poruszają się pod wpływem jąder i pozostałych elektronów dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
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
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, BaO, SrO, Cs, ai, KBr wodorotlenki, np ao, KO itp (jony a, K, O - ) sole, np K 2 SO 4 (jony K i SO 4 2- ), ao 3 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii - -
wiązanie kowalencyjne (atomowe) np 2, 2, O 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 lub wartościowość pierwiastka wspólna para elektronowa wolna para elektronowa wiązanie wielokrotne długość wiązania (l) l [Å] E w [kj/mol] i energia (E w ) 2 1,43 159 O 2 1,21 495 2 1,09 945 3 C C 3 1,54 347 2 C=C 2 1,33 611 C C 1,20 836 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii wiązanie kowalencyjne spolaryzowane (atomowe spolaryzowane) cząsteczki heterojądrowe różnica elektroujemności 0 < Δχ < 1,7 2δ δ δ δ 2δ O δ δ O C δ O cząsteczka χ = 3,2 χ = 2,1 Δχ = 1,1 cząsteczka CO 2 χ O = 3,5 χ C = 2,5 Δχ = 1,0 cząsteczka 2 O χ O = 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 4 9 15 22 30 39 47 51 55 63 70 76 86 89 92 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii
Wzór CO O charakter kierunkowy wiązań kowalencyjnych A 2 2, 2, O 2, 2, μ = 0 AB, Br, CO, O, μ > 0 A 2 B, AB 2 CO 2, CS 2, Be 2, μ = 0 2 O, O 2, 2 S, μ > 0 AB 3 B 3, SO 3, μ = 0 3, P 3, μ > 0 AB 4 C 4, C 4, μ = 0 1,91 1,03 0,10 0,10 Wzór 2 O SO 2 2 S O 2 moment dipolowy 1,84 1,60 0,93 0,29 μ = q l jednostki: układ SI kulombometr [Cm] układ CGS debaj [D] 1 D = 3,33 10 30 Cm Wzór 3 P 3 C 3 C 3 1,44 1,16 1,56 1,15 Wzór a (gaz) KBr (898 o C) 8,50 9,24 dr enryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii 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 O 3 O Ṇ Ḟ B B lub B wartościowość pierwiastka wiązalność 4, 3 O, 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 O 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 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 10 23 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