Překryv orbitalů. Vznik vazby překryvem orbitalů na dvou různých atomech A, B Obsazeno dvojicí elektronů Ψ = Ψ A Ψ Β

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Překryv orbitalů. Vznik vazby překryvem orbitalů na dvou různých atomech A, B Obsazeno dvojicí elektronů Ψ = Ψ A Ψ Β"

Anna Bartošová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Překryv orbitalů Vznik vazby překryvem orbitalů na dvou různých atomech A, B Obsazeno dvojicí elektronů Ψ = Ψ A Ψ Β Podmínky překryvu: Vhodná symetrie, znaménko vlnové funkce Vhodná energie, srovnatelná, ne velmi rozdílná 1

2 Typy překryvu orbitalů Sigma vazba, σ Elektronová hustota lokalizována na spojnici jader Spojnici jader obvykle značíme jako osu z s s s p p p Pi vazba, π Elektronová hustota lokalizována mimo spojnici jader Jedna uzlová rovina p p p d 2

3 Typy překryvu orbitalů Delta vazba, δ Elektronová hustota lokalizována mimo spojnici jader Dvě uzlové roviny d xy d xy 3

4 Typy překryvu orbitalů Překryv klesá slabší vazba 4

5 Sigma vazba, σ ss σ ss Elektronová hustota lokalizována na spojnici jader 5

6 Sigma vazba, σ sp z σ sp 6

7 Sigma vazba, σ pp z σ pp 7

8 Pi vazba, π Elektronová hustota lokalizována mimo spojnici jader Jedna uzlová rovina Stejně pro px a p y x z 2 x π pp y 8

9 Účinnost překryvu orbitalů Kratší vzdálenost = lepší překryv Při stejné vzdálenosti jader: σ > π > δ Pro σ: p z -p z > p z -s > s-s 9

10 Vazebné parametry Anion ClO ClO 2 ClO 3 ClO 4 ClO + 2 Řád vazby Vazebná délka, Å Řád vazby roste Vazebná délka klesá 10

11 Vazebné parametry vazba C C C=C C C C O C=O C O N N N=N N N délka [Å] energie [kj mol 1 ]

12 Vazba E, kj mol 1 Polarita vazby H-H 431 Nepolární F-F 155 Nepolární H-F 565 Polární C-I 240 C-Br 276 Polarita vazby roste C-Cl 339 C-F 485 Ge-Ge t. tání, o C Si-Si C-C

13 Vazebné parametry Vazba E, kj mol 1 délka, Å C-I C-Br C-Cl C-F Pauling E D (AB) = {E D (AA) E D (BB)} ½ + Δ Δ = (χ A χ B ) 2 Schomaker-Stevenson r AB = r A + r B 0.09 χ A χ B 13

14 Vazebná energie kj mol 1 14

energetické smíšení a směrové vyrovnání atomových orbitalů na

15 Hybridizace Vazebné úhly 90 jsou vzácné (u prvků hlavních skupin), obvyklé úhly jsou 109, 120, 180 Hybridizace = energetické smíšení a směrové vyrovnání atomových orbitalů na stejném atomu Počet hybridních orbitalů = počet smísených atomových orbitalů 15

16 Hybridizace sp Základní stav Excitovaný stav Hybridizovaný stav 16

17 Hybridizace sp 17

18 Hybridizace sp 18

19 Hybridizace sp sp 19

20 Acetylen 2 σ vazby překryvem C(sp) H(s) 1 σ vazba překryvem C(sp) C(sp) 2 navzájem kolmé π-vazby (x, y) překryvem C(p) C(p) 20

21 Hybridizace sp 2 21

22 Hybridizace sp 2 22

23 Hybridizace sp 2 sp 2 23

24 Ethylen p x p x 4 σ vazby překryvem C(sp 2 ) H(s) 1 σ vazba překryvem C(sp 2 ) C(sp 2 ) 1 π-vazba překryvem C(p x ) C(p x ) 24

25 Benzen Každý C použije 3 sp 2 orbitaly pro 3 σ-vazby 2 C C vazby a 1 C H vazba 1 2p x orbital na každém C zůstane nepoužitý (pro σ-vazby) 25

26 Benzen C 2p x orbitalů použito pro 3 π-vazby + 26

27 Benzen 27

28 Hybridizace sp 3 28

29 Hybridizace sp 3 29

30 Hybridizace sp 3 s + p x +p y + p z 30

31 sp 3 31

32 Hybridizace sp 3 d sp 3 d 2 32

Vazba v CO 3 2 a NO 3 O O C O + + 3 σ vazby překryvem

33 Vazba v CO 3 2 a NO 3 O O C O σ vazby překryvem C(sp 2 ) O(sp 2 ) 1 π-vazba překryvem C(p x ) O(p x ) 33

34 Řád vazby O 4 (3+1) vazebné elektronové páry / 3 vazby O C O Řád vazby = (2+3) vazebných elektronových párů / 6 vazeb Řád vazby =

35 Vazba v C 2 H 6, CH 3 NH 2 a CH 3 OH C N O sp 3 H H H C C C N H H H H H H C H H O H H H H σ(sp 3 C + sp 3 C) σ(sp 3 C + sp 3 N) σ(sp 3 C + sp 3 O) 35

36 Vazba v HC N N sp H C N σ(sp C + sp N )+2π 36

Elektronegativita a vazebné úhly Vazebný úhel Hybridizace NH 3 107.3 sp 3 PH 3 93.

37 Elektronegativita a vazebné úhly Vazebný úhel Hybridizace NH sp 3 PH AsH SbH s + 3p NF Rostoucí Δχ snižuje vazebné úhly OH OF

38 Bentovo pravidlo Elektronegativnější substituenty preferují hybridní orbitaly s menším s-podílem a naopak elektropozitivní substituenty (lepší donory) preferují hybridní orbitaly s větším s-podílem. F F F O S F F H 3 C P F F H 3 C P F CH 3 F F F Lepší donory obsazují ekvatoriální rovinu v TBP a bazální rovinu v SP. Volný elektronový pár je nejlepší donor = substituent s nulovou elektronegativitou 38

39 Hybridizace a elektronegativita Hybridizace sp sp 2 sp 3 % s % p s-charakter p-charakter Elektron v s-orbitalu je vázán pevněji než v p-orbitalu Orbital s vyšším s-charakterem má vyšší elektronegativitu 39

40 PES = Fotoelektronová spektroskopie hν hν = IE + E kin E kin X-ray Fotoelektronová Spektroskopie (XPS) -měkké rtg. záření ( ev) vyráží vnitřní e UV Fotoelektronová Spektroskopie (UPS) - vakuové UV záření (10-45 ev) vyráží valenční e. měříme 40

41 E = 0 rtg. záření valenční e vyražený valenční e E = 0 E kin hν = IE + E kin IE 41

42 PES methanu nesouhlasí s modelem 4 sp 3 Plocha = 3 Plocha = 1 42

43 Symetrie Platonovská tělesa Oktaedr Krychle Tetraedr Dodekaedr Ikosaedr 43

44 Symetrie Virus rýmy Virus obrny Ikosaedr Virus slintavky a kulhavky 44

45 Symetrie molekul Jak jsou atomy v molekule uspořádány = ekvivalentní atomy 45

46 Prvky a operace symetrie Značka Prvek Operace Pozn. E Identita Identita Bezezměny, (= 1) i Střed symetrie (inverze) BOD Inverze Převrácení přes střed C n Rotační osa PŘÍMKA Pravá (vlastní) rotace Otočení o úhel 360/n σ Rovina symetrie, zrcadlová ROVINA Zrcadlení, reflexe Zrcadlení přes rovinu S n Zrcadlově-rotační osa PŘÍMKA Nepravá (nevlastní) rotace Otočení o úhel 360/n následované zrcadlením 46

47 Střed symetrie Inverze Střed symetrie 47

48 Střed symetrie SF 6 CH 4 S = střed symetrie Nemá střed symetrie 48

49 z z z z x x x x y s y p x y p y y p z z z x x Orbitaly y d xy y d xz s a d mají i (střed symetrie) z z z p a f nemají i (střed symetrie) x x x y d d z 2 yz y dx 2 - y 2 y 49

50 O O Rotační osa C 2 Rotace o úhel 360/n. Vzniklá situace je nerozlišitelná od výchozí. 50

51 Rotační osa C 3 Rotace o úhel 360/n Vzniklá situace je nerozlišitelná od výchozí 51

52 Rotační osa C 4 F Xe F Cl Pt Cl 2 H 3 N Cu NH 3 2 Rotace o úhel 360/4. Vzniklá situace je nerozlišitelná od výchozí. F F Cl Cl H 3 N NH 3 C 41 C 42 C 43 C 44 = E 52

53 Rotační osa C n C 5,C 6,C 7,... C Lineární molekuly 53

54 Rovina symetrie σ F CH3 F B F H3C CH3 54

55 Roviny symetrie σ Každá planární molekula má rovinu symetrie ve které leží σ h = kolmá k hlavní rotační ose σ v = protíná nejvíce atomů σ d = kolmá k hlavní rotaní ose 55

56 Roviny symetrie σ 56

57 Zrcadlově-rotační osa S n Postupné provedení dvou operací rotace a zrcadlení S 1 = C 1 σ = σ S 2 = C 2 σ =i 57

58 Zrcadlově-rotační osa S n S 4 H H C H H 58

59 Prvky symetrie v molekule Ekvivalentní atomy = jsou zaměňovány operacemi symetrie F 4 = F 5 F 1 = F 2 = F 3 59

60 Chiralita 60

61 Chiralita Podmínka chirality: v molekule není přítomna S n S 1 = σ S 2 =i C 2 61

62 Thalidomide (R)-enanciomer lék na ranní nevolnost (S)-enanciomer je teratogenní 62

μ = q L vektor [C m] Dipolový moment μ 1 D debye = 3.33564 10 30 C m proton a elektron, vzdáleny 1 Å μ = q L = (1.60 10 19 C)(1.00 10 10 m) = 1.60 10 29 C m = 4.

63 μ = q L vektor [C m] Dipolový moment μ 1 D debye = C m proton a elektron, vzdáleny 1 Å μ = q L = ( C)( m) = C m = 4.80 D dipolový moment 4.80 D je referenční hodnota, čisté +1 a 1 náboje vzdálené100 pm, vazba mezi nimi je 100% iontová Peter Debye ( ) 1936 NP za chemii Zahřívání v MW 63

64 Dipolový moment molekuly Dipolový moment molekuly = vektorový součet dipolových momentů vazeb a volných elektronových párů Míra nerovnoměrnosti rozložení náboje v molekule CO 2 H 2 O 64

65 Dipolové momenty diatomických molekul AH μ (Debye) R(Å) LiH BeH BH CH NH OH FH negativní nebo pozitivní znaménko pro μ H je negativní nebo pozitivní konec dipolu. 65

66 66

67 Dipolový moment vazeb Rozdíl elektronegativit vazebných partnerů 67

68 Dipolový moment a polarita molekul Polární molekula = celkový dipol musí ležet ve všech prvcích symetrie polární polární nepolární nepolární polární 68

69 Polární Nepolární 69

70 μ Molekula 70

Podobné dokumenty

Chemická vazba. Důvody pro vazbu = menší energie atomů ve vázaném stavu než energie jednotlivých oddělených atomů

Chemická vazba. Důvody pro vazbu = menší energie atomů ve vázaném stavu než energie jednotlivých oddělených atomů Chemická vazba Důvody pro vazbu = menší energie atomů ve vázaném stavu než energie jednotlivých oddělených atomů Mechanismus tvorby vazby = sdílení, předávání nebo redistribuce valenčních elektronů Model