Vazba a struktura by Chemie - Úterý,?ervenec 16, 2013 http://biologie-chemie.cz/vazba-a-struktura/ 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
(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
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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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 120 - n?které molekuly (p?. NH?) obsahuje ve valen?ní vrstv? centrálního atomu krom? vazebných el. pár? i volné (nevazebné) el. páry page 9 / 11
- 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
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Vazba a struktura - 07-16-2013 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