CZ STECZKA Stanislao Cannizzaro (1826-1910) cz stki - elementy mikro wiata, termin obejmuj cy zarówno cz stki elementarne, jak i atomy, jony proste i zło one, cz steczki, rodniki, cz stki koloidowe; cz steczka - molekuła, drobina; najmniejsza cz stka substancji prostej (pierwiastka) lub zło onej (zw. chem.) zdolna do samodzielnego istnienia, zachowuj ca jej chemiczne i pewne fizyczne wła ciwo ci oraz bior ca udział w reakcjach chemicznych; Do opisu wi za chemicznych stosuje si najcz ciej jedn z dwóch metod (teorii): metoda wi za walencyjnych (VB) przyjmuje si, e atomy w cz steczce s bardzo podobne do izolowanych atomów; stosuje si bezpo rednio orbitale atomowe, tzw. orbitale walencyjne; wi zania chemiczne tworzone s przez elektrony walencyjne; do opisu wi za chemicznych w cz steczkach stosuje si tzw. orbitale zhybrydyzowane. metoda orbitali molekularnych (MO) cz steczka traktowana jest jako molekuła, w której elektrony poruszaj si pod wpływem j der i pozostałych elektronów
Reakcja sodu z wod Reakcja potasu z wod Spalanie siarki w tlenie Reakcja sodu z chlorem Filmy pochodz ze strony www.seilnacht.com WI ZANIA CHEMICZNE wi zanie jonowe wi zanie kowalencyjne (atomowe) wi zanie kowalencyjne spolaryzowane (atomowe spolaryzowane) wi zanie koordynacyjne wi zanie metaliczne
wi zanie jonowe np. NaCl Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na + 1s 2 2s 2 2p 6 3s 0 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 np. CaF 2Ca 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 F 1s 2 2s 2 2p 5 Ca ++ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 0 F 1s 2 2s 2 2p 6 warto ciowo elektrochemiczna (elektrowarto ciowo ) to: liczba elektronów oddanych lub pobranych przez atom danego pierwiastka ró nica elektroujemno ci ( χ): χ = χ Cl χ Na = 3,2 0,9 = 2,3 χ = χ F χ Ca = 4,0 1,0 = 3,0 wi zanie jonowe, je eli: χ 1,7 KF, CsBr, CaCl 2, Na 2 S, BaO, SrO, CsCl, NaI, KBr wodorotlenki, np. NaOH, KOH itp. (jony Na +, K +, OH - ) sole, np. K 2 SO 4 (jony K + i SO 4 2- ), NaNO 3
wi zanie kowalencyjne (atomowe) np. H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2 cz steczki homoj drowe ró nica elektroujemno ci χ = 0 dwa atomy Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 lub dwa atomy N 1s 2 2s 2 2p 3 warto ciowo pierwiastka wspólna para elektronowa wolna para elektronowa wi zanie wielokrotne orbital molekularny dł. (l) i en. (E w ) wi zania l [Å] E w [kj/mol] F 2 1,43 159 O 2 1,21 495 N 2 1,09 945 H 3 C CH 3 1,54 347 H 2 C=CH 2 1,33 611 H C C H 1,20 836 wi zanie kowalencyjne spolaryzowane (atomowe spolaryzowane) cz steczki heteroj drowe ró nica elektroujemno ci 0 < χ < 1,7 cz steczka HCl χ Cl = 3,2 χ H = 2,1 χ = 1,1 cz steczka CO 2 χ O = 3,5 χ C = 2,5 χ = 1,0 cz steczka H 2 O χ O = 3,5 χ H = 2,1 χ = 1,4 χ 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 % wi z. jonow. 4 9 15 22 30 39 47 51 55 63 70 76 86 89 92
moment dipolowy charakter kierunkowy wi za kowalencyjnych A 2 H 2, N 2, O 2, Cl 2,... µ = 0 AB HF, HBr, CO, NO,... µ > 0 A 2 B, AB 2 CO 2, CS 2, BeCl 2,... µ = 0 H 2 O, NO 2, H 2 S,... µ > 0 AB 3 BF 3, SO 3,... µ = 0 NH 3, PCl 3,... µ > 0 AB 4 CH 4, CCl 4,... µ = 0 Wzór µ [D] Wzór µ [D] Wzór µ [D] Wzór µ [D] HF HCl CO NO jednostki: układ SI kulombometr [Cm] układ CGS debaj [D] 1 D = 3,33 10 30 Cm 1,91 1,03 0,10 0,10 H 2 O SO 2 H 2 S NO 2 1,84 1,60 0,93 0,29 NH 3 PCl 3 CH 3 Cl CHCl 3 1,44 1,16 1,56 1,15 NaCl (gaz) KBr (898 o C) 8,50 9,24 wi zanie koordynacyjne (donorowo-akceptorowe, semipolarne) Polega na utworzeniu wspólnej pary elektronowej z elektronów pochodz cych od jednego atomu, zwanego donorem. Atom drugiego pierwiastka, nazywany akceptorem, uzupełnia własn powłok walencyjn elektronami donora. H + + H 2 O H 3 O + warto ciowo pierwiastka wi zalno NH 4+, H 3 O +, tlenki siarki i azotu, niektóre kwasy tlenowe, zwi zki kompleksowe,
warto ciowo, wi zalno stan podstawowy a stan wzbudzony 2s 2p stan podstawowy E stan wzbudzony E* gdzie E to: Be B C N O fosfor 15P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3s 3p 3d stan podstawowy P stan wzbudzony P* siarka 16S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3s 3p 3d stan podstawowy S stan wzbudzony S* stan wzbudzony S*
wyst powanie: metale i ich stopy wi zanie metaliczne elektrony walencyjne wszystkich atomów stanowi wspóln chmur elektronow ładunku ujemnego, otaczaj c dodatnie zr byatomowe, elektrony walencyjne s zdelokalizowane, a chmura elektronowa, zwana gazemelektronowym Fermiego przenika cały kryształ (w 1 cm 3 metalu znajduje si około 10 23 swobodnych elektronów) obecno chmuryelektronowej zapewnia kryształom metalicznym przewodnictwo elektronowe, kationowa budowa sieci krystalicznej zapewnia metalom plastyczno, której nie maj kryształy jonowe, metal Wzajemne przemieszczenia kationów w sieci metalu kryształ jonowy wywołane zewn trzn sił w niewielkim stopniu wpływaj na oddziaływania mi dzy zr bami atomowymi, a w przypadku kryształu jonowego przemieszczenie jonów prowadzi do destrukcji sieci (krucho ), wskutek zamiany sił przyci gania na siły odpychania.