Vazba a struktura. by Chemie - Úterý,?ervenec 16, Otázka: Vazba a struktura. P?edm?

Transkript

1 Vazba a struktura by Chemie - Úterý,?ervenec 16, Otázka: Vazba a struktura P?edm?t: Chemie P?idal(a): Lenka CHEMICKÉ VAZBY = síly, kterými jsou k sob? navzájem vázány slou?ené atomy v molekule, pop?. v krystalové struktu?e - v p?evážné v?tšin? jde o sdílení dvojic elektron? s opa?ným spinem neboli vazebných elektronových pár? - pouze vzácné plyny jsou tvo?eny volnými, neslou?enými, atomy - ke vzniku a št?pení chem. vazeb dochází p?i chemických reakcích - disocia?ní energie = energie pot?ebná k rozšt?pení chem. vazby - vazebná energie = energie, která se uvolní p?i vzniku vazby - p?. H? - p?echod elektron? z atom. orbitalu do molekulového orbitalu p?i vzniku molekuly z volných atom? je spojen se snížením energie systému, které je p?í?inou chemické vazby page 1 / 11

2 (takový mol. orbital je vazebný) obsazením 2. mol. orbitalu by vedlo ke zvýšení energie (ke snížení hustoty mezi jádry) (tzv. protivazebný neboli antivazebný orbital) - délka vazby = mezijaderná vzdálenost - vznik chem. vazby: I. dojde k p?iblížení -> sražení -> pr?niku obaly II. uplat?ují se p?itažlivé síly jádra do míst s vyšší e hustotou III. uplat?ují se i odpudivé síly mezi jádry IV. dojde k vyrovnání p?íslušných atomových jader a elektron? - 2 základní typy vazeb: 1) vazba iontová její podstatou jsou elektrostatické síly p?sobící mezi opa?n? nabitými ionty 2) vazba kovalentní oba atomy sdílí spole?n? 1 vazebný elektronový pár, kdy každý partner poskytne 1 elektron s opa?ným spinem - hodnota vazebné energie závisí na tom, jakých dalších vazeb se ú?astní atomy spojené posuzovanou vazbou - rozd?lení vazeb násobnosti: 1) jednoduché každý atom poskytne 1 valen?ní elektron (tzn. vznikne 1 elektronový pár) - je to tém?? vždy vazba? (=sigma) výjimkou je t?eba molekula B? (existuje page 2 / 11

3 za vysokých teplot), v níž je nutno p?edpokládat jednoduchou vazbu? 2) dvojná každý atom poskytne 2 valen?ní elektrony (tzn. vzniknou 2 elektronové páry) - vazba? a? 3) trojná každý atom poskytne 3 valen?ní elektrony N=N - vazba?,? a? 4)?tverná pouze u komplexních slou?enin rhodia a molybdenu - vaznost udává?íslo, vyjad?ující kolik kovalentních vazeb daný atom vytvá?í - vazba? vzniká pravd?podobn? na spojnici jader, kde je nejvyšší hustota valen?ních elektron? - vyzna?uje se osovou soum?rností - je podmín?na obsazením vazebného molekulového orbitalu? - m?že vzniknout p?ekryvem 2 orbital? s, nebo kombinací 2 orbital? p, pop?. orbitalu p a orbitalu s - vazba? je symetricky rozložena nad spojnicí jader - m?že vzniknout z p?ekryvu 2 orbital? p - pevnost chemické vazby roste s násobností page 3 / 11

4 - kovalentní vazba = vzniká p?ekryvem 2 orbital? každý poskytne 1 elektron - výsledkem vzájemného p?itahování elektron? a jader je potom p?itahování jader k míst?m se zvýšenou elektronovou hustotou tzn. k sob? navzájem - elektronegativita X - schopnost atomu p?itahovat vazebné elektrony - její hodnota závisí na tom, se kterým atomem a jakým zp?sobem (ox.?íslo, hybridizace) je daný atom vázán - prvky: - elektropozitivní - elektronegativní - v molekule složené ze dvou atom? s r?znou elektronegativitou p?evládá u atomu s v?tší elektronegativitou záporný náboj a u druhého kladný -> vytvá?í tzv. dipól - polarita kovalentní vazby - ve stejnojaderných dvouatomových molekulách p?sobí ob? jádra na elektrony naprosto stejn? => prostorové rozd?lení el. hustoty je v okolí obou jader stejné - nepolární vazba rozdíl elektronegativit je menší než 0,4 - nej?ast?jší slou?eniny H?, O?, N? - polární vazba rozdíl elektronegativit je od 0,4 do 1,7 - H?O, HCl - iontová vazba extrémn? polární p?. chlorid sodný Na?Cl page 4 / 11

5 - valen?ní elektron jednoho atomu je vtažen do valen?ní vrstvy druhého a vzniká elektronicky nabytá?ástice - mezi atomy, jejichž elektronegativity se liší aspo? o 1,7 - koordina?n?-kovalentní vazba (donor akceptorová nebo také dativní vazba) - donor = dárce, akceptor = p?íjemce - liší se ve vzniku - ve vlastnostech se neliší od kovalentní - p?i vzniku má 1 reaktant volný celý elektronový pár a 2. pouze p?ijímá (má volný orbital) - p?. reakce trimethylaminu s kationtem vodíku - kovová vazba elektronový plyn kov vytvo?í krystalovou m?ížku a ten plyn vytvo?í volné valen?ní elektrony -> elektrony jsou delokalizovány - asi 80% prvk? jsou kovy - krystal kovu se skládá z kationt?, uspo?ádaných v krystalové m?ížce kationty jsou ve svých polohách udržovány nábojem voln? pohyblivých valen?ních el. slabé vazebné interakce - van der waalsovy síly p?. molekula grafitu - jejich podstatou je vzájemné p?sobení molekulových dipól? jak stálých tak indukovaných - u molekul nebo atom?, které nemají stálý dipól, mohou vést okamžité nerovnom?rnosti v rozložení elektron? ke vzniku do?asných dipól?, jejichž vzájemné p?sobení má za následek p?itahování molekul page 5 / 11

6 - vodíkové m?stky vznikají mezi H + F, O, N - zakresluje se: F-H.F-H (2 molekuly kys. fluorovodíkové) - ovliv?ují fyzikální vlastnosti látek (var, tání, rozpustnost) - mají v?tší sílu než van der waalsovy síly - vliv chemické vazby na vlastnosti látek: - látky s kovalentní nepolární vazbou jsou nerozpustné ve vod? a rozpustné v nepolárních rozpoušt?dlech a nevedou el. proud - látky s polární a iontovou vazbou jsou rozpustné ve vod? a nerozpustné v polárních rozpoušt?dlech v roztoku nebo tavenin? vedou el. proud - látky s kovovou vazbou vedou el. proud a teplo, jsou kujné a tažné - struktura krystal?: - pevné látky, které mají pravidelné uspo?ádání základních?ástic (atom?, molekul nebo iont?)?ili krystalovou strukturu, mohou vytvá?et soum?rná t?lesa nazývaná krystaly - krystaly se v?tšinou vyskytují jako polykrystaly složení z velkého po?tu malých krystalk?, v nichž jsou?ástice uspo?ádány pravideln?, ale poloha krystalk? je nahodilá - monokrystaly krystalické látky, které se vyskytují jako jednotlivé krystaly v?tších rozm?r? - pravidelný tvar krystal? je projevem zákonitosti jejich vnit?ního uspo?ádání - povrch krystal? je složen z rovinných krystalových ploch, protínajících se v hranách a hrany se stýkají ve vrcholech - 2 plochy svírají vždy stejný úhel page 6 / 11

7 - podle soum?rnosti se krystaly rozd?lují do 7 krystalových soustav: jednoklonné, trojklonné, koso?tvere?né, klencové, šestere?né,?tvere?né, krychlové - základní bu?ka jednoduché seskupení?ástic tvo?ících stavební jednotku krystalu - krystaly: 1) iontové vysoká teplota - vedou v roztoku el. proud (umož?uje to pohyblivé ionty), v pevném skupenství jsou nevodivé - jsou k?ehké - v?tšinou se rozpoušt?jí v rozpoušt?dlech z polárních molekul 2) atomové (kovalentní) - velmi tvrdé, nerozpustné - nevedou el. proud - vysoká teplota tání - diamant 3) molekulové spojené van der waalsovýmy silami nebo m?stky - tvo?í molekuly prvk? (p?. N?), jednoduché oxidy, hydridy,?etné organické molekuly a makromolekuly - nízká teplota tání, t?kavé, nevodivé, rozpustné v nepolárních rozpoušt?dlech 4) n?co mezi atomovými a molekulovými = vrstevnaté 5) kovové uspo?ádání: - krychlová plošn? centrovaná základní bu?ka (p?. Al) - šestere?ná základní b. (p?. Mg) page 7 / 11

8 - krychlová t?sn? centrovaná b. (p?. alkalické kovy) - alotropie prvky, které mohou mít n?kolik r?zných krystalových forem - p?. diamant nebo grafit pop?. fosfor - polymorfie alotropie u slou?enin - p?. uhli?itan vápenatý - izomorfní (stejnotvaré) látky krystalizují spole?n? ze sm?si svých nasycených roztok? nebo travenin a vytvá?í tak sm?sné krystaly, ve kterých se mohou vyskytovat v libovolných pom?rech - p?edpokladem izomorfie je stejný typ krystalové struktury a malé rozdíly ve velikosti iont? - amorfní (beztvaré) látky uspo?ádání?ástic je bu? zcela nepravidelné nebo jsou vytvo?eny velmi malé oblasti s pravidelnou strukturou - podobné ztuhlým kapalinám - p?. sklo MOLEKULA - i pro molekulu existuje orbitalový model, ve kterém je chování jednotlivých elektron? v molekule popsáno pomocí jednoelektronových vlnových funkcí molekulových orbital? - ke znázorn?ní el. hustoty se používají hrani?ní plochy a mapy elektronových hustot neboli vrstevnicové diagramy page 8 / 11

9 - i pro molekulu platí výstavbový princip, Pauliho princip a Hundovo pravidlo - polovina rozdíl? po?tu elektron? ve vazebných a protivazebných orbitalech udává?ád vazby dvouatomových molekul veli?inu charakterizující násobnost a pevnost vazby - u t?í atomových molekul se uplat?uje d?ležitá vlastnost kovalentní vazby její sm?r totožný se sm?rem spojnice atomových jader vázaných atom? - vazebný úhel = úhel, který svírají 2 vazby vycházející z jednoho jádra - jednoduchý odhad tvaru molekuly a velikosti vazebných úhl? je založený na p?edstav? odpuzování valen?ních elektronových dvojic - jednoduchá kovalentní vazba p?edstavuje zhušt?ní elektron? na spojnici vázaných jader protože se el. navzájem odpuzují, tak jsou vazby vycházející z jednoho atomu orientovány tak, aby tato zhušt?ní byla co nejdále od sebe a vazebné úhly m?ly tak co nejv?tší hodnotu - 2 vazebné elektronové páry nejmenší energie odpovídá maximální vazebný úhel (180 ) -> molekula je lineární - 3 vazebné elektronové páry atomová jádra jsou ve vrcholech rovnostranného trojúhelníku (v jeho st?edu je jedno jádro) vazebný úhel je n?které molekuly (p?. NH?) obsahuje ve valen?ní vrstv? centrálního atomu krom? vazebných el. pár? i volné (nevazebné) el. páry page 9 / 11

10 - metoda delokalizovaných molekulových orbital? vychází z toho, že el. v molekulových orbitalech nejsou lokalizovány mezi dvojice atom?, ale jsou delokalizovány ( rozprost?eny ) p?es n?kolik atom? tím se liší klasické p?edstav?, že dva el. spole?né dv?ma atom?m odpovídají jedné chemické vazb? - metoda lokalizovaných molekulových orbital? poskytuje názorn?jší popis molekulové geometrie - používají se hybridní orbitaly, které jsou p?izp?sobeny geometrii molekuly - hybridní orbitaly získají se lineární kombinací (hybridizací) atomových orbital? valen?ní vrstvy centrálního atomu - p?i výpo?tu lokalizovaných molekulových orbital? se hybridní atomové orbitaly centrálního atomu kombinují s atomovými orbitaly jiných atom? molekuly - hybridizace: - type hybridizace: - hybridizace sp (lineární neboli diagonální) - u t?íatomových molekul - hybridizace sp²(trigonální) - hybridizace sp³ (tetraedrická) - je to matematická metoda (ne reálný proces) - používají se at. orbitaly, které se p?íliš neliší energií - typ hybridizace se volí podle tvaru molekuly - hybridizací se nem?ní po?et orbital? - vaznost atomu (neboli vaznost prvku) je definována jako po?et kovalentních vazeb, které z n?ho page 10 / 11

11 Powered by TCPDF ( Vazba a struktura vycházejí - rozhoduje o ní snížení energie spojené s vytvo?ením daného po?tu vazeb - pro ur?ování vaznosti prvk? 2. a 3. periody se používá oktetové pravidlo zd?vod?uje stálost molekul tím, že vázané atomy sdílením elektron? nebývají relativn? stalé konfigurace vzácného plynu - vytvá?í se tolik vazeb, aby vázané atomy m?ly práv? tuto konfiguraci = elektronový oktet molekulových - k vazb? dochází tehdy, pokud vazebné ú?inky elektron? ve vazebných orbitalech nejsou kompenzovány obsazením protivazebných molekulových orbital? - nelze vždy posuzovat jenom podle po?tu atomových orbital? obsazených jedním elektronem v jeho základním stavu - struktura složit?jších molekul - lineární p?. oxid uhli?itý všechny valen?ní elektrony atomu uhlíku se ú?astní vazby - lomená p?. oxid si?i?itý atom síry má volný elektronový pár - k mnohotvárnosti molekul význa?n? p?ispívá možnost?et?zení atom? - d?sledkem je existence izomer? (látky se stejným souhrnným vzorcem, ale lišícím se strukturou) PDF generated by Kalin's PDF Creation Station page 11 / 11