Periodická tabulka prvků

Transkript

1 Periodická tabulka prvků 17. století s objevem dalších a dalších prvků nutnost systematizace J. W. Döberreiner (1829) teorie o triádách prvků triáda kovů (lithium, sodík, draslík reagují podobným způsobem)

2 Periodická tabulka prvků periodický zákon (D. I. Mendělejev ) Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomových hmotností. (prvky s podobnými vlastnostmi mají stejný počet valenčních elektronů)

3 Periodická tabulka prvků po objevu protonového čísla Z Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomového čísla (protonového čísla).

4 Periody sedm vodorovných řad značených arabskými číslicemi z šesté a sedmé priody vyňaty dvě řady prvků lanthanoidy a aktinoidy

5 Skupiny 18 svislých řad prvků (prvky pod sebou mají podobné vlastnosti) 1. skupina (bez H) alkalické kovy 2. skupina kovy alkalických zemin 16. skupina chalkogeny 17. skupina halogeny 18. skupina vzácné plyny

6 Kovy, polokovy a nekovy Rozdělení s ohledem na vazebné a ionizační vlastnosti prvků Kovy 90 prvků tvorba oxidů a hydroxidů při chemických reakcích redukují nekovy a některé kovy

7 Kovy, polokovy a nekovy Nekovy 18 prvků tvorba oxidů, kyselin při chemických reakcích oxidují kovy a některé z nekovů

8 Kovy, polokovy a nekovy Polokovy obtížnépřesně definovat polokovy obvykle tvoříamfoterní oxidy (kyselinotvorné) obvykle se chovají jako polovodiče (Ge, Si, B) křehké, nejsou kujné, malá elektrická vodivost

9 Vlastnosti atomů Fyzikální a chemické vlastnosti prvků se pravidelně opakují (pravidelnost lze připsat pravidelně se opakující elektronové konfiguraci a také náboji jádra) 1. Atomový poloměr zmenšuje se v rámci periody směrem z leva doprava a roste shoradolů

10 Vlastnosti atomů

11 Vlastnosti atomů 2. Ionizační potenciál (IE) Po pohlcení fotonu atomem, dojde k přesunu elektronu z hladiny v základním stavu do vyšší energetické hladiny až k vyražení el. z atomu. První ionizační potenciál Druhý ionizační potenciál. Kation Energie (kj/mol) Mg Mg Mg

12 Vlastnosti atomů 2. Ionizační potenciál Po pohlcení fotonu atomem, dojde k přesunu elektronu z hladiny v základním stavu do vyšší energetické hladiny až k vyražení el. z atomu. První ionizační potenciál Druhý ionizační potenciál. Kation Energie (kj/mol) Mg Mg Mg

13 Vlastnosti atomů 3. Elektronováafinita (EA) Energie potřebná k vytržení el. z aniontu

14 Vlastnosti atomů 4. Elektronegativita Schopnost atomu přitahovat elektrony společné chemické vazby (polarita vazby)

15 Ionty

16 Ionty

17 Chemická vazba

18 Chemická vazba

19 Chemická vazba Kovalentní vazba (DX = ) pevné spojení dvou a více atomů vazby se účastní pouze valenční elektrony (oktet) nepolární (DX = ) polární (DX = ) koordinačně kovalentní látky většinou nerozpustné ve vodě nevedou el. proud dobře se mísí s nepolárními rozpouštědly

20 Chemická vazba

21 Chemická vazba

22 Chemická vazba Disociační energie energie potřebná k rozdělení vazby (kj/mol) Polarita vazby různé prvky mají různou elektronegativitu (míru schopnosti poutat valenční elektrony)

23 Chemická vazba Polarita vazby různé prvky mají různou elektronegativitu (míru schopnosti poutat valenční elektrony)

24 Chemická vazba Délka chemické vazby závisí: na typu vázaných jader na násobnosti vazby (záleží na počtu nespárovaných elektronů) Typ vazby Délka vazby Vazebná energie C-C 153 pm 346 kj/mol C=C 134 pm 610 kj/mol CΞC 121 pm 837 kj/mol H-C 109 pm 413 kj/mol

25 Chemická vazba Násobnost vazby jednoduchá vazba je typu s zvýšená elektronová hustota na spojnici vázaných atomů násobná vazba obsahují navíc vazby typu p zvýšená elektronováhustota mimo spojnicijader

26 Chemická vazba Koordinačně kovaletní vazba (komplexní, donor-akceptorová) liší se jen způsobem vzniku elektrony sdíleného páru dodává pouze jeden atom (donor) atom přijimající el. pár je akceptor po vytvoření vazby ji není dle vlastností sloučenin odlišit od ostatncích vazeb ttp://

27 Chemická vazba Iontová vazba založena předávání elektronů a následovném působení elektrostatických sil při rozpouštění nebo v tavenině se ionty uvolňují volný pohyb. Roztok či tavenina vede el. proud. Iontové krystalické látky vysoké body tání a varu poměrně křehké poměrně tvrdé

28 Chemická vazba

29 Chemická vazba Lokalizace chem. vazba jako spojnice jader tzv. lokalizované (sdílené elektrony jsou pouze v okolí vázaných atomů) delokalizované o elektronový pár se dělí tři a více atomů (vazba je rozprostřena po celé molekule nebo její části)

30 Teorie molekulových orbitalů kombinací všech atomových orbitalů v molekule vhodná symetrie podobná energie kombinací n AO vznikne n MO MO-LCAO (molekulové orbitaly lineární kombinace atomových orbitalů)

31 MO-LCAO Dva pronikající se orbitaly AO a AO² se při růstu hodnoty S mění na dvojici orbitalů MO b a MO*. AO' AO" AO' AO" AO'AO" S 0 S < 0 S << 0 MO b se nazývá vazebný orbital (symetrický orbital). Má menší energii než původní AO a AO². V tomto orbitalu se po vzniku vazby budou nacházet oba elektrony, účastnící se vazby (Vzniklý systém bude mít menší energii než původní systém). MO* se nazývá antivazebný orbital (antisymetrický orbital). má vyšší energii než původní AO a AO². Není většinou obsazován elektrony. Když k tomuto obsazení přece jenom dojde, tak působí proti vzniku vazby.

32 MO-LCAO Pro vlnové funkce y(mo b ) a y(mo*) molekulových orbitalů MO b a MO*, vzniklých průnikem atomových orbitalů AO a AO², platí: y(mo b ) = c y(ao ) + c y(ao ) y(mo*) = c y(ao ) - c y(ao ) c a c jsou váhové konstanty (popisují, jakým podílem přispívají původní AO do MO)

33 MO-LCAO Řád vazby = ½(počet vazebných el. počet protivazebných el.) E 1s s * H HF s F 2p

34 MO-LCAO

35 MO-LCAO

36 MO-LCAO

37 MO-LCAO Jednoduchá vazba Dvojná vazba

38 Multiplicita M = 2S + 1 kde S je součet nepárových spinů (1/2) v atomu nebo molekule Multiplicita název S 1 singlet 0 2 dublet 1/2 3 triplet 1 4 kvartet 1 1/2 5 kvintet 2 6 sextet 2 1/2

39 Multiplicita

40 Oxid uhelnatý

41 Mezimolekulární interakce Kromě chemických vazeb působí mezi atomy i mezi celými molekulami další síly: Elektrostatické interakce Londonovy disperzní síly Vodíková vazba Souhrně se mezimolekulární interakce (bez vodíkových vazeb a interakcí kterých se účastní ionty) nazývají van der Waalsovy síly. Soubor částic mezi kterými žádné síly nepůsobí ideální plyn

42 Elektrostatická interakce Interakce mezi dvěma molekulami a jejich elektrostatickými poli interakce dipól dipól Coulombův zákon Kladná (odpudivá) nebo záporná (přitažlivá), dle znamének nábojů /III%3A_Solids%2C_Liquids%2C_and_Phase_Transitions/10.2%3A_Intermolecular_Forces%3A_Origins_in_Molecular_Structure

43 Indukční interakce polarizační interakce interakce typu dipól-indukovaný dipól (permanentní dipól je schopen indukovan u jiné molekuly dipolový moment) pokud permanentní dipól přestane působit, zmizí i indukovaný dipól vždy přitažlivá energie závisí na vzdálenosti, velikosti permanentního dipólu a schopnosti molekuly se polarizovat

44 Disperzní interakce Londonovadisperze (Londonovy síly) nejslabší mezimolekulové interakce působí mezi nepolárními molekulami vždy přitažlivá rozložení elektronů se neustále mění nastává polarizace dvou elektronových hustot vzniká proměnný (oscilující) dipól (v dlouhodobém průměru se dipóly vzájemně ruší a molekula se jeví jako nepolární) umožňuje zkapalnění vzácných plynů, stabilizuje dvoušroubovici DNA

45 Repulzní interakce Pauliho repulze způsobena repulzí vzájemně se překrývajících elektronových hustot založena na Pauliho principu výlučnosti vždy odpudivá velikost roste s klesající vzdáleností

46 Vodíková vazba slabé vazebné interakce (silnějšínež většina mezimolekulárních sil) inter nebo intra molekularní tvořena vodík + silně elektronegativní prvek (O, N) atom s volným elektronovým párem (F, O, N)

47 Další interakce patrové interakce

48 Chemické vzorce Stechiometrické (empirické) vzorce složení chem. sloučeniny bez ohledu na skutečný počet atomů v molekule NaCl, CH, CH 2, CH 3 Sumární (molekulové) vzorce složení chem. sloučeniny s ohledem na skutečný počet atomů v molekule NaCl, C 2 H 2, C 2 H 4, C 6 H 6, C 6 H 12 Funkční (racionální) vzorce složení chem. sloučeniny s ohledem na skutečný počet atomů v molekule, postupný zápis funkčních skupin NaCl, (NH 4 ) 2 SO 4

49 Chemické vzorce Strukturní (konstituční) vzorce složení chem. sloučeniny s ohledem na propojování atomů v molekule elektronový nepárové elektrony, parciální náboje, nevazebné el. páry rozvinutý konstituční všechny atomy a vazby

50 Chemické vzorce Strukturní (konstituční) vzorce racionální konstituční funkční skupiny, ne všechny vazby CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOH Zjednodušený (racionální) konstituční funkční skupiny, zjednodušený zapis skeletu molekuly

51 Chemické vzroce Konfigurační vzorce prostorová uspořádání molekul se stejnou konstitucí cis/trans izomery

52 Chemické vzroce Konformační vzorce prostorová uspořádání různých konformerů (rotace kolem jednoduché vazby)

53 Chemické vzorce Newmanovy projekční vzorce prostorové uspořádání různých konformerů (rotace kolem jednoduché vazby)