Vzorce a tvary víceatomových molekul nekovů Lewisova teorie kyselin a bází



Podobné dokumenty
Tvary víceatomových molekul. Nevazebné mezimolekulové interakce

Orbitaly, VSEPR 1 / 18

Orbitaly, VSEPR. Zdeněk Moravec, 16. listopadu / 21

Teorie chemické vazby a molekulární geometrie Molekulární geometrie VSEPR

Organická chemie - úvod

Struktura atomů a molekul

Teorie hybridizace. Vysvětluje vznik energeticky rovnocenných kovalentních vazeb a umožňuje předpovědět prostorový tvar molekul.

Molekuly 2. Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem. Hybridizace. Hybridizace sp 3. Hybridizace

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_09_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

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

Koordinacní slouceniny

VI. skupina PS, ns 2 np4 Kyslík, síra, selen, tellur, polonium

Bc. Miroslava Wilczková

ACH 02 VZÁCNÉPLYNY. Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY

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

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

Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem

Organická chemie - úvod

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

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Koordinacní slouceniny

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2011

Koordinační sloučeniny. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do Vaší budoucnosti

Komplexní částice (koordinační)

Chemická vazba. Molekula vodíku. Elektronová teorie. Oktetové pravidlo (Kossel, Lewis, 1916) Pevnost vazby vazebná energie.

Molekuly 1 12/4/2011. Molekula definice IUPAC. Molekuly. Proč existují molekuly? Kosselův model. Představy o molekulách

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Anorganická chemie Odpovědi k úlohám na konci kapitol (1-9)

KAPITOLA O VAZEBNÝCH TEORIÍCH. 1. Úvod. Koordinační chemie 2010 Kapitola 3, Vazebné teorie

2. Polarita vazeb, rezonance, indukční a mezomerní

Koordinační neboli komplexní sloučeniny

Chemická vazba. John Dalton Amadeo Avogadro

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Základní částice mikrosvěta Jádro. Rozdělení prvků podle elektronové konfigurace. PTP a její zákonitosti

Periodická soustava prvků

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

Klasifikace struktur

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Valenční elektrony a chemická vazba

Koordinační sloučeniny. Koordinační sloučeniny, dativní vazba, ligandy, názvosloví, tvary komplexů, teorie ligandového pole

6.3.2 Periodická soustava prvků, chemické vazby

1. Jeden elementární záporný náboj 1, C nese částice: a) neutron b) elektron c) proton d) foton

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

02 Nevazebné interakce

John Dalton Amadeo Avogadro

ANODA KATODA elektrolyt:

MATURITNÍ TÉMATA - CHEMIE. Školní rok 2012 / 2013 Třídy 4. a oktáva

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

ORGANICKÁ CHEMIE úvod

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

ATOMOVÉ JÁDRO. Nucleus Složení: Proton. Neutron 1 0 n částice bez náboje Proton + neutron = NUKLEON PROTONOVÉ číslo: celkový počet nukleonů v jádře

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT


I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í CHEMICKÁ VAZBA

Chemické repetitorium. Václav Pelouch

Chemické názvosloví anorganických sloučenin 1

Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné

PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2011

Úvod do studia organické chemie

Periodická soustava prvků

Izomerie Reakce organických sloučenin Názvosloví organické chemie. Tomáš Hauer 2.LF UK

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Elektrické vlastnosti pevných látek

Periodická soustava prvků Prvky známé od nepaměti: Au, Ag, Fe, S, C, Zn, Cu, Sn, Pb, Hg, Bi P první objevený prvek, Hennig Brand (1669) Lavoisier

Otázka: Periodická soustava prvků. Předmět: Chemie. Přidal(a): Claire Rye

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_14_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

4. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

Křemík a jeho sloučeniny

Ukázky z pracovních listů B

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

Ch - Stavba atomu, chemická vazba

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA METALURGIE A MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ STUDIJNÍ OPORA. Doc. RNDr. Hana KULVEITOVÁ, Ph.D.

U Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT. Názvosloví solí kyslíkatých kyselin

ALKENY NENASYCENÉ UHLOVODÍKY

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Chemická vazba. Menší energie atomů ve vázaném stavu než energie jednotlivých oddělených atomů

Chemie - 3. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

KOMPLEXOTVORNÉ REAKCE

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

Chemie i do zadních lavic, vyzkoušejte nový pohled na chemické pokusy

ZÁKLADY KOORDINAČNÍ CHEMIE

6. T e s t o v á n í h y p o t é z

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Mezimolekulové interakce

Funkce zadané implicitně

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

Orbitaly ve víceelektronových atomech

Počítání elektronů aneb o struktuře a reaktivitě organokovů

Mgr. Jakub Janíček VY_32_INOVACE_Ch1r0118

Přehled pravděpodobnostních rozdělení

Transkript:

Vzorce a tvary víceatomových molekul nekovů Lewisova teorie kyselin a bází Lewisovy vzorce Teorie rezonance Teorie Lewisových kyselin a bází Tvary molekul pomocí teorie VSEPR ybridizace A Teploty tání a varu kovaletních sloučenin

Struktura molekul nepřechodn echodných prvků struktura anorganických látek mikroskopické uspořádání atomů (elektronová a atomová konfigurace). elektronová konfigurce obsazení jednotlivých jednelektronových stavů (orbitalů) elektrony atomová konfigurace topologie vzájemná poloha atomů v prostoru, sousedství (Lewisovy vzorce) geometrie vazebné délky a úhly (metoda VSEPR a teorie hybridizace)

Lewisovy vzorce kovalentních sloučenin Strukturní vzorec znázorňující rozložení valenčních elektronů v kovalentní sloučenině vazebné páry nevazebné páry Symbol prvku jádro + vnitřní elektrony Valenční elektrony čárky (hist. tečky) označující elektronové páry ktetové pravidlo Atomy nepřechodných prvků se ve sloučeninách snaží dosáhnout konfigurace 8 elektronů. tj. 4 páry, vazebnéči nevazebné snaha o zaplnění valenčních orbitalů ns 2 np 6 konfigurace vzácného plynu platí pro kovalentní sloučeniny s a p prvků! Výjimky: 1. elektronově deficitní molekuly prvky ze skupin IA, IIA, IIIA BF 3 2. hypervalentní sloučeniny prvků vyšších period (účast d orbitalů) PCl 5

Lewisovy vzorce kovalentních sloučenin 1. Počet valenčních elektronů, korekce na náboj částice 2. Vytipovat centrální atom zpravidla nejméně elektronegativní prvek 3. Zakreslit σ-skelet molekuly 4. Umístit zbylé el. páry (nevazebné a π-páry) ctít oktetové pravidlo Př. 3 + 3 3 1 6 náboj 1 celkem 8 e párů 4 "vzdálené" okolí atomu 8 e = oktet "blízké" okolí atomu 5 e

Formáln lní náboje Náboj, který by byl na atomu, kdyby všechny jeho vazebné elektrony byly sdíleny rovnoměrně. Formální náboj = počet valenčních e volného atomu počet valenčních e vázaného atomu Formální náboj = počet valenčních e neutrálního atomu počet e v blízkém okolí atomu 1. Volný pár přispívá dvěma elektrony 2. Vazebný pár přispívá jedním elektronem Nejstabilnější struktura je obvykle ta, kde je "nejméně formálních nábojů" (součet absolutních hodnot formálních nábojů je minimální) "blízké" okolí atomu 5 e formální náboj 6 5 = +1

Clarkova metoda buď násobné vazby nebo atom skupiny IA, IIA, IIIA nemá oktet vytipovat centr. atom a načrtnout strukturu bez sečíst všechny valenční elektrony (Z) vyčíslit 6y+2 (y=počet atomů jiných než ) > 6y+2? Z < = Všechny atomy mají oktet přidat elektrony centrální atom má rozšířenou val. slupku konec ne vybrat minimum Vypočíst sumu form. nábojů ano více možností? 1. násobné vazby 2. oktety na konc. atomech 3. centrální atom přidat

Resonanční struktury delokalizace V některých případech nelze znázornit částici jediným Lewisovým vzorcem dvě či více alternativních resonančních struktur resonanční hybrid Př.: 3, NCl 3 1.28 Å 1.28 Å 117 Teorie M ukazuje, že násobná vazba je ve skutečnosti delokalizovaná elektrony obsazují orbital, který se rozprostírá přes více atomů

Resonanční struktury Resonanční struktury stejný σ-skelet molekuly podobné polohy atomů stejný počet nepárových e (stejný celkový spin) liší se polohou: násobných vazeb (π elektronů) nevazebných párů hypotetická mezní struktura nepředstavuje existující molekulu (neplést s rovnováhou!) lze jí přisoudit energii k obrazu molekuly přispívá tím více, čím má nižší energii

Resonanční struktury Rezonanční energie Nižší energii mají resonanční struktury (tj. nejvíce přispívají k obrazu molekuly): 1. splňující oktetové pravidlo 2. nesoucí malý počet "malých" formálních nábojů 3. se zápornými form. náboji na elektronegativních atomech a naopak 4. které nemají souhlasné form. náboje na sousedních atomech Př.: kyanatanový anion NC : N C N C N C E 1 < E 2 << E 3

Stabilní vazebná topologie má resonanční strukturu s nízkou energií neobsahuje trojčlenné cyklické řetězce (pnutí) N N N centrální atom má nejmenší elektronegativitu (Cl Cl) vykazuje více resonančních struktur 2 N N 2 vs. N=N Nejstabilnější maximální suma rozdílu elektronegativit sousedních atomů minimální suma absolutních hodnot formálních nábojů

Lewisovy kyseliny a báze Kyselina: Báze: akceptor elektronového páru elektrofilní částice donor elektronového páru nukleofilní částice Reakce LK + LB (neutralizace): vytvoření donor-akceptorové (kovalentní) vazby vznik "primárního aduktu" B N B N sp 2 sp 3 sp 3 sp 3

Interakce LK a LB z pohledu M LK LB Interakce opět: E LUM M vhodná energie vhodná symetrie M ighest ccupied M LUM Lowest Unoccupied M (SM Single ccupied M)

Lewisovy kyseliny a bázeb Kyseliny: elektronově deficitní molekuly (neúplný oktet) BF 3, CCl 2 kationty (kovů i nekovů) Al 3+, + molekuly s násobnými vazbami a "rozumnou rezonanční strukturou" C 2, N 3 molekuly s nízkoležícími d-orbitaly SiF 4, PCl 5 i PCl 3 akceptory využívající σ* nebo π* protivazebný orbital I 2 2 SiCl 4 Si 2 + Cl 2 CCl 4 C 2 + Cl Báze: molekuly s nevazebným elektronovým párem N 3, S 2, π-donory C 2 4

Lewisovy kyseliny a bázeb Z hlediska centrálního atomu může být molekula zároveň LK a LB: S 2 PCl 3 Sn 2+ : Cl [PtCl 4 ] 2 SnCl 2 SnCl 3 [Pt(SnCl 3 ) 5 ] 3

Reakce LK + LB Adice: C C Substituce (adice + eliminace): P Cl Cl Cl Cl P Cl Cl -Cl Cl P Cl +2 2-2 Cl P P

Tvary molekul nepřechodn echodných prvků Metoda VSEPR Valence-Shell Electron-Pair Repulsion Sidwick, Powell 1940 Gillespie, Nyholm 1957 geometrie molekuly minimum celkové energie v prostoru souřadnic všech atomů energie molekuly - repulze mezi elektrony - repulze mezi jádry - přitažlivá energie mezi el. a jádry - kinetická energie elektronů VSEPR uvažuje pouze repulzi valenčních elektronových párů jejich prostorové uspořádání odpovídá minimu repulzní energie

Metoda VSEPR Elektronový pár se snaží co nejvíce přiblížit k jádru a zároveň být co nejdále od ostatních el. párů Repulze mezi elektronovými páry klesá v pořadí - 2 nevazebné elektronové páry - vazebný pár s π interakcí vazebný pár - vazebný pár nevazebný pár - 2 vazebné elektronové páry Mezi strukturami s 90 interakcemi je upřednostněna konfigurace s minimem těchto interakcí

Metoda VSEPR Centrální atom (CA) X Ligandy (L) koordinační číslo (CN) Sterické (efektivní koordinační) číslo (SN) celkový počet σ-vazebných a nevazebných elektronových párů C C SN=2 SN=3 SN=4 SN základní tvar odpovídá CN = SN a všechny ligandy stejné základní tvar odvozené tvary různé ligandy nebo jeden či více nevazebných párů nebo lokalizované π-vazby N F F S SN=5 F F

Lineárn rní molekuly SN = 2 základní tvar lineární AX 2 α = 180 R α r R = 2r sin(α/2) E = α 2 q cos( α / 2) 2 4r sin ( α / 2) E = = 0 2 q = R 2 q 2r sin( α / 2) α = π, π π Př: BeCl 2, C 2, gcl 2, ZnI 2 odvozený tvar lineární (CN=1) AXE

ybridizace CA lineárn rních molekul SP CA lineárních molekul, CN=2, stejné ligandy, př.: C 2 ϕ 1 = N (s + p) ϕ 2 = N (s p) N = 1 / 2 Molekula F neúplná hybridizace ϕ F1 ϕ F2 ϕ F1 1s ϕ F2 nevazebný

Trigonáln lně planárn rní a odvozené tvary SN = 3 základní tvar rovnostranný trojúhleník AX 3 α = 120 Př. : BCl 3, N 3, C 3 2 odvozený tvar lomený (tvar V) CN=2 AX 2 E α < 120 Př. : 3, N 2, SnCl 2 α

Trigonáln lně planárn rní a odvozené tvary SN = 3 odvozený tvar rovnoramenný trojúhelník CN=3 AX 2 Y X χ y < χ x α < 120 d(a-x) AX2Y > d(a-x) AX3 α Y X χ y > χ x α > 120 X d(a-x) AX2Y < d(a-x) AX3 α Y 122.1!! 115.8 C X 122.1

CN=3 SP 2 Typy hybridizace planární rs. molekuly, stejné ligandy ϕ 1 = s / 3 + 2/ 6 p x ϕ 2 = s / 3 p x / 6 + p y / 2 ϕ 3 = s / 3 p x / 6 p y / 2 33% s-charakter 67% p-charakter jiné kombinace pro planární rs. molekuly sd 2 - (s, d xy, d x2-y2 ) dp 2 - (d z2, p x, p y ) d 3 - (d z2, d xy, d x2-y2 )

Tetraedrické a odvozené tvary SN = 4 základní tvar tetraedr AX 4 α = 109.5 Př. : C 4, Cl 4, S 4 2 odvozený tvar trigonální pyramida CN=3 AX 3 E α < 109.5 Př. : N 3, PF 3, 3 +, Cl 3!!α N3 = 107.3 α P3 = 93.3 α As3 = 91.8

SN = 4 Tetraedrické a odvozené tvary odvozený tvar trigonální pyramida CN=4 AX 3 Y χ y < χ x α < 109.5 d(a-x) AX3Y > d(a-x) AX4 α χ y > χ x α > 109.5 d(a-x) AX3Y < d(a-x) AX4 odvozený tvar deformovaný tetraedr CN=4 AX 2 Y 2

SN = 4 Tetraedrické a odvozené tvary odvozený tvar lomený (tvar V) CN=2 AX 2 E 2 Př. : 2, SCl 2, Cl 2 α C4 = 109.5 α N3 = 107.3 α 2 = 104.5 α 2 = 104.5 α 2S = 92.2 α 2Se = 91.0 odvozený tvar lineární CN=1 AXE 3 Př. : Cl,

CN=4 SP 3 Typy hybridizace tetraedrické molekuly, stejné ligandy ϕ 1 = N (s + p x p y + p z ) ϕ 2 = N (s p x + p y + p z ) ϕ 3 = N (s p x p y p z ) ϕ 4 = N (s + p x + p y p z ) N = 1/2 25% s-charakter 75% p-charakter alternativně kombinace sd 3 - (s, d xy, d xz, d yz )

Trigonáln lní bipyramida a odvozené tvary SN = 5 základní tvar trigonální bipyramida AX 5 α 1 = 120, α 2 = 90 2 druhy poloh ekvatoriální (rs. ) axiální (lineární) - delší Př. : PCl 5, AsF 5, PF 3 (C 3 ) 2 míšení axiálních a ekvatoriálních poloh mezipoloha tetragonální pyramida

Trigonáln lní bipyramida a odvozené tvary SN = 5 odvozený tvar deform. tetraedr ( houpačka ) CN=4 AX 4 E seesaw Př. : SF 4, R 2 TeCl 2 odvozený tvar deform. trig. bipyramida CN=5 AX 4 Y Př. : PF 4 C 3, SF 4 elektropozitivnější atom v ekv. poloze

Trigonáln lní bipyramida a odvozené tvary SN = 5 odvozený tvar tvar T CN=3 AX 3 E 2 Př. : ClF 3, (C 6 5 )ICl 2 odvozený tvar lineární CN=2 AX 2 E 3 Př. : XeF 2, ICl 2, I 3

Typy hybridizace CN=5 trigonálně bipyramidální molekuly SP 3 D ekvatoriální směr sp 2 (s, p x,p y ) + axiální směr pd (p z,d z2 ) alternativně kombinace - sp 3 d = sp (s, p z ) + dp 2 (d z2, p x,p y ) - spd 3 = sp (s, p z ) + d 3 (d z2, d xy,d x2-y2 ) - spd 3 = dp (d z2, p z ) + sd 2 (s, d xy,d x2-y2 ) dp 2

ktaedr a odvozené tvary SN = 6 základní tvar oktaedr AX 6 α = 90 Př. : SF 6, PCl 6, SiF 6 2 odvozený tvar tetragonální pyramida CN=5 AX 5 E Př. : BrF 5, XeF 4

ktaedr a odvozené tvary SN = 6 odvozený tvar čtverec CN=4 AX 4 E 2 Př. : ClF 4, XeF 4 Typy hybridizace CN=4 SP 2 D ϕ 1 = s /2 + p x / 2 + d x2-y2 /2 ϕ 2 = s /2 p x / 2 + d x2-y2 /2 ϕ 3 = s /2 + p y / 2 d x2-y2 /2 ϕ 4 = s /2 p y / 2 d x2-y2 /2

Typy hybridizace CN=6 SP 3 D 2 oktaedrické molekuly (s, p x, p y, p z, d x2-y2,d z2 ) ϕ 1 = s / 6 + p z / 2 + d z2 / 3 ϕ 2 = s / 6 p z / 2 + d z2 / 3 ϕ 3 = s / 6 + p x / 2 d z2 / 12 + d x2-y2 /2 ϕ 4 = s / 6 p x / 2 d z2 / 12 + d x2-y2 /2 17% s-charakter 50% p-charakter 33% d-charakter ϕ 5 = s / 6 + p y / 2 d z2 / 12 d x2-y2 /2 ϕ 6 = s / 6 p y / 2 d z2 / 12 d x2-y2 /2

Vyšší koordinace CN 7 : pentagonální bipyramida Př.: IF 7 capped oktaedr capped trigonální prizma CN 8 : tetragonální antiprizma Př: TaF 3-8 trigonální dodekaedr CN 9 : capped trigonální prizma (3x) Př: Re 2-9

Dipólový moment kvantitativní vyjádření míry polarity vazby měřitelná veličina µ D = q e r q- q+ r víceatomové molekuly µ D = Σe q i r i i celkový µ D může být nulový, přestože jsou jednotlivé vazby polární vektorový součet Př.: BF 3 Pozn.: 1 Debye = 1 x 10-18 esu.cm = 3.3 x 10-30 C. m

Typy mezimolekulových interakcí

Teploty tánít a varu kovaletních sloučenin Závisí na mezimolekulových interakcích polarizovatelnost atomů polarizovatelnost vazeb (pevnost intramolekulárních vazeb) polarita molekul symetrie molekul C 3 C 3 C 3 13 C 138 C C 3 C 3 C 3 t t 24 C 48 C 13 C t v 144 C 139 C 138 C

Teploty tánít a varu kovaletních sloučenin ydridy nekovů 20 120 100 0-20 T t T v 80 60 40 T t T v T [ C] -40-60 T [ C] 20 0-20 -80-100 -40-60 -80-120 F Cl Br I -100 2 2 S 2 Se 2 Te halogenovodíky chalkogenovodíky

Mezimolekulové interakce 120 80 Teplota varu [ C] 40 0 C -40 N 3 2 F t t 159 C 215 C počet typ (intermolekulární intramolekulární)