Wiązania w świetle teorii kwantów fenomenologicznie
Wiązania Teoria kwantowa: zwiększenie gęstości prawdopodobieństwa znalezienia elektronów w przestrzeni pomiędzy atomami c a a c b b Liniowa kombinacja orbitali atomowych (LCAO) Weźmy 2 atomy wodory i utwórzmy molekułę 2 a b a b
Wiązania Opis fenomenologiczny 08_130 atom ntly far apart no interaction m atom begin to interact ove closer together. molecule istance to achieve Energy (kj/mol) 0-458 0 0.074 Internuclear distance (nm) atom Sufficiently far apart to have no interaction atom atom atom The atoms begin to interact as they move closer together. 2 molecule Optimum distance to achieve lowest overall energy of system Energy (kj/mol) 0-458 0 0.074 ( bon
Własności wiązań Długość Energia Polarność
Długość wiązania odległość dla której energia jest minimalna
Energia wiązania energia potrzebna do zerwania wiązania
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 x0 I AB I AA I BB E E A E B 0.1018 I AB I AA I BB J mol 1
1.0 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 1.0-1.2 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 1.4-1.3 e 1.8 Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au 2.4 Zn 1.6 Cd 1.7 g Ga 1.6 In 1.7 Tl 1.8 Al 1.5 2.0 Ge 1.8 Sn 1.8 Pb Si 1.8 2.5 As 2.0 Sb Bi P 2.1 3.0 Se 2.4 Te 2.1 Po 2.0 S 2.5 3.5 Br 2.8 I 2.5 At Cl 3.0 4.0 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 1.0-1.2 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 1.4-1.3 e 1.8 Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt 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 Cl 3.0 4.0 Decreasing electronegati Increasing electronegativity Decreasing electronegativity (a) (b) skala Paulinga Elektroujemność Typy wiązań kryterium podziału
Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność skala Paulinga
Typy wiązań kryterium podziału Elektroujemność
kowalencyjność jonowość Typy wiązań Różnica elektroujemności pomiędzy atomami Typ wiązania Trendy 0 kowalencyjne kowalencyjne spolaryzowane >1.5 jonowe
Polarność wiązań e -e - l miara - moment dipolowy l e. l =. l - ładunek efektywny l - długość wiązania
Polarność wiązań i cząsteczek 08_131 (a) (b)
Polarność 08_134 wiązań i cząsteczek 3 N (a) (b)
Polarność 08_133 wiązań i cząsteczek O (a) (b)
Polarność wiązań i cząsteczek tron Pairs Around an Atom Yielding Minimum Repulsion tron Pairs Around an Atom Yielding Minimum Repulsion Arrangement of Electron Pairs Arrangement of Electron Pairs cząsteczka budowa przykład Example Example A AB 2 CO 2 A AB 3 SO 3 AB 4 A CCl 4 Cząsteczki symetryczne - wiązania polarne - moment dipolowy=0
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]
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
Związki jonowe Przemiany energii podczas 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]
Związki jonowe Etapy tworzenia związku jonowego
Związki jonowe Energia sieciowa Zmiana energii podczas następującej przemiany: M (g) X (g) MX(s) E<0 Efekt energetyzny (z punktu widzenia układu) egzotermiczny
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
Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia Na Na(s) Na(g) sublimacja 161 Na(g) Na (g) e jonizacja 495 1 /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
Związki jonowe Przemiany energii podczas tworzenia Na 2180 Ionization energy Na(g) (g) 1 2 O 2 (g) 1 2 O 2 (g) 150 Overall energy change Na (g) 109 495 1 2 2 (g) Na(g) Na(s) Ionization energy 1-570 77 2 2 (g) 1 2 2 (g) Na (g) - (g) Na(s) -328 Electron affinity -923 Lattice energy
Związki jonowe Mg 2 (g) O 2- (g) 08_139 Powinowactwo elektronowe (P) 737 Powinowactwo elektronowe (P) Przemiany energii podczas tworzenia MgO Mg 2 (g) Mg 2 (g) O(g) 1 2 2 O 2 (g) 247-3916 Energia sieciowa 2180 Energia jonizacji (I) Na (g) 1 2 2 2 (g) Mg(g) Mg(s) 1 2 1 2 2 O 2 (g) 2 O 2 (g) 495 150 109 Ioniz ener Na(g) Na(s) Zmiana energii -602-5 MgO( s)