1.15 Ο δεσμός στο μεθάνιο και ο υβριδισμός τροχιακού

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "1.15 Ο δεσμός στο μεθάνιο και ο υβριδισμός τροχιακού"

Χάρων Μανιάκης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 1.15 Ο δεσμός στο μεθάνιο και ο υβριδισμός τροχιακού

2 Η δομή του Μεθανίου τετραεδρική γωνίες δεσμού = Μήκη δεσμού = 110 pm αλλά η δομή εμφανίζεται ασυνεπής με την ηλεκτρονική διάταξη του άνθρακα

3 Η ηλεκτρονική διάταξη του άνθρακα 2p Μόνο τα δυο ασύζευκτα ηλεκτρόνια θα πρέπει να σχηματίσουν σ δεσμούς με μόνο δυο άτομα υδρογόνου 2s Οι δεσμοί θα πρέπει να ευρίσκονται σε ορθές γωνίες μεταξύ τους.

δεσμούς με μόνο δυο άτομα υδρογόνου 2s Οι δεσμοί

4 υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s

5 υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p 2p 2s Αρχικά 2s Τελικά

6 υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p Αναμιγύονται μαζί (υβριδοποιούνται) το 2s τροχιακό και τα τρία 2p τροχιακά 2s

7 υβριδισμός τροχιακού sp 3 2p 2 sp 3 4 ισοδύναμα ημιπληρωμένα τροχιακά είναι σύμφωνα με τους τέσσερεις δεσμούς και την τετραεδρική γεωμετρία 2s

8 Σχήματα των τροχιακών p s

9 Κομβικές ιδιότητες των τροχιακών p + s + Το επίπεδο που διέρχεται μεταξύ των δυο λοβών ενός τροχιακού p βρίσκεται σε μια περιοχή μηδενικής πυκνότητας ηλεκτρονίων. Μια τέτοια περιοχή μηδενικής ηλεκτρονικής πυκνότητας καλείται κόμβος, και το επίπεδο ονομάζεται κομβικό επίπεδο.

10 Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 p + λάβετε το s τροχιακό και τοποθετείστέ το στο πάνω μέρος του p τροχιακού s +

11 Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 s + p + + ενισχυτική συμβολή του ηλεκτρονιακού κύματος σε περιοχές όπου το πρόσημο είναι το ίδιο καταστροφική συμβολή σε περιοχές αντιθέτου προσήμου

12 Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 Το υβρίδιο sp + Το εμφανιζόμενο τροχιακό είναι το υβρίδιο sp. Με ανάλογη διαδικασία χρησιμοποιώντας τρία p τροχιακά και ένα s τροχιακό λαμβάνεται υβρίδιο sp 3. Το σχήμα του υβριδίου sp 3 είναι παρόμοιο με του υβριδίου sp.

Με ανάλογη διαδικασία χρησιμοποιώντας τρία p τροχιακά και ένα s

13 Σχήμα των υβριδικών τροχιακών sp 3 Υβρίδιο sp + Το υβριδικό τροχιακό δεν είναι συμμετρικό. Η μεγαλύτερη πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου στο ένα άκρο του πυρήνα παρά στο άλλο οδηγεί σε ισχυρότερους δεσμούς.

Η μεγαλύτερη πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου στο

14 Ο σ δεσμός C H στο μεθάνιο Η αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου 1s τροχιακού του υδρογόνου με ένα ημιπληρωμένο υβριδικό τροχιακό sp 3 του άνθρακα: s + H + C sp 3 δίνει ένα σ δεσμό. H C σ H + C

15 Η δικαιολόγηση του υβριδισμού τροχιακού Συνεπής με τη δομή του μεθανίου Επιτρέπει τον σχηματισμό 4 δεσμών αντί 2 Οι δεσμοί που περιλαμβάνουν υβριδικά τροχιακά sp 3 είναι ισχυρότεροι από εκείνους που περιλαμβάνουν αλληλεπικάλυψη s-s ή p-p

δεσμοί που περιλαμβάνουν υβριδικά τροχιακά sp 3 είναι

16 1.16 Υβριδισμός sp 3 και δεσμός στο Αιθάνιο

17 Δομή του αιθανίου C 2 H 6 CH 3 CH 3 Τετραεδρική γεωμετρία σε κάθε άνθρακα Μήκος δεσμού C H = 110 pm Μήκος δεσμού C C = 153 pm

18 Ο σ δεσµός C C στο Αιθάνιο Αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου sp 3 υβριδικού τροχιακού του ενός άνθρακα με το ημιπληρωμένο sp 3 υβριδικό τροχιακό του άλλου. Η αλληλεπικάλυψη γίνεται κατά μήκος του διαπυρηνικού άξονα για να δώσει ένα σ δεσμό.

ημιπληρωμένο sp 3 υβριδικό τροχιακό του άλλου.

19 Ο σ δεσµός C C στο Αιθάνιο Αλληλεπικάλυψη σε φάση ενός ημιπληρωμένου sp 3 υβριδικού τροχιακού του ενός άνθρακα με το ημιπληρωμένο sp 3 υβριδικό τροχιακό του άλλου. Η αλληλεπικάλυψη γίνεται κατά μήκος του διαπυρηνικού άξονα για να δώσει έναν σ δεσμό.

20 1.17 Υβριδισμός sp 2 και δεσμός στο αιθυλένιο

21 Δομή του αιθυλενίου C 2 H 4 H 2 C=CH 2 Επίπεδο μόριο Γωνίες δεσμών: περίπου 120 Μήκη δεσμών: C H = 110 pm C=C = 134 pm

22 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s

23 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p 2p 2s 2s Αρχικά Τελικά

24 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 Αναμιγύονται μαζί (υβριδίζονται) το 2s τροχιακό και τα δυο από τα τρία 2p τροχιακά 2p 2s

25 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 2p 2 sp 2 Προκύπτουν 3 ισοδύναμα ημιπληρωμένα sp 2 υβριδικά τροχιακά και 1 p τροχιακό που απομένει μη υβριδισμένο 2s

26 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 p 2 sp 2 Τα 2 από τα τρία sp 2 τροχιακά συμμετέχουν σε σ δεσμούς με τα υδρογόνα το άλλο συμμετέχει σε ένα σ δεσμό με τον άνθρακα. Τα τρία τροχιακά sp 2 ευρίσκονται σε ένα επίπεδο, σχηματίζοντας γωνίες 120 μεταξύ τους, και τα απομένοντα τροχιακά p είναι κάθετα στο επίπεδο των sp 2.

27 Υβριδισμός τροχιακού sp 2 p σ σ 2 sp 2 σ σ σ Σχηματισμός ενός σ δεσμού C-C από αλληλεπικάλυψη sp 2 -sp 2 Σχηματισμός τεσσάρων σ δεσμών C-H από αλληλεπικάλυψη ενός s ατομικού τροχιακού του κάθε H με ένα υβριδικό τροχιακό sp 2 του κάθε C, δηλαδή τέσσερεις αλληλεπικαλύψεις τροχιακών s-sp 2.

28 Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο p 2 sp 2 Τα μη υβριδισμένα p τροχιακά του κάθε άνθρακα πλησιάζουν μεταξύ τους διαθέτοντας τα απαραίτητα γεωμετρικά χαρακτηριστικά για μια πλευρική επικαλυψη, οπότε σχηματίζεται ο δεσμός p.

29 Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο Ημιπληρωμένο τροχιακό p 2 sp 2 Κάθε άνθρακας έχει ένα μη υβριδισμένο 2p τροχιακό Ο άξονας του τροχιακού είναι κάθετος προς το επίπεδο των σ δεσμών

30 Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο p Ο π δεσμός στο Αιθυλένιο 2 sp 2 Πλευρική επικαλυψη του ημιπληρωμένου τροχιακού δίνει ένα π δεσμό. Ο συνδυασμός ενός σ δεσμού sp 2 -sp 2 και ενός π δεσμού 2p-2p έχει ως αποτέλεσμα τη συμμετοχή τεσσάρων ηλεκτρονίων και το σχηματισμό ενός διπλού δεσμού C=C.

31 1.18 Ο υβριδισμός sp και ο δεσμός στο ακετυλένιο

32 Η δομή του ακετυλενίου C 2 H 2 HC CH Γραμμική δομή Γωνίες δεσμού: H C C = 180 Μήκη δεσμού: C H = 106 pm = 1.06 Å C C = 120 pm = 1.20 Å

33 Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2p Προωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το 2s στο 2p τροχιακό 2s

34 Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2p 2p 2s 2s

35 Ο υβριδισμός τροχιακού sp Αναμιγνύονται μαζί (υβριδίζονται) το 2s τροχιακό και ένα από τα τρία 2p τροχιακά 2p 2s

36 Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2 p 2p 2 sp 2 ισοδύναμα ημιπληρωμένα sp υβριδικά τροχιακά συν 2 p ατομικά τροχιακά μη υβριδισμένα 2s

37 Ο υβριδισμός τροχιακού sp Επομένως κάθε ένας από τους δυο άνθρακες του Ακετυλενίου διαθέτει δυο υβριδικά τροχιακά sp: 2 p 2 sp Το ένα από αυτά συμμετέχει σε έναν σ δεσμό με το υδρογόνο το άλλο συμμετέχει σε έναν σ δεσμό με τον άνθρακα

38 Ο υβριδισμός τροχιακού sp 2 p σ σ 2 sp σ

39 Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p Τα μη υβριδισμένα p τροχιακά του άνθρακα εμπλέκονται σε ξεχωριστούς π δεσμούς με τον άλλο άνθρακα. 2 sp

40 Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp Ένας π δεσμός περιλαμβάνει ένα από τα p τροχιακά του κάθε άνθρακα Υπάρχει ένας δεύτερος π δεσμός κάθετος προς αυτόν εδώ

41 Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp

42 Ο σχηματισμός π δεσμού στο ακετυλένιο Ο σχηματισμός p δεσμού στο ακετυλένιο 2 p 2 sp

43 1.19 Ποιά θεωρία χημικού δεσμού είναι η άριστη;

44 Lewis Τρία μοντέλα Το πλέον οικείο το ευκολότερο να εφαρμοστεί Δεσμού σθένους (Υβριδισμός τροχιακού) Παρέχει καλύτερη εικόνα από το μοντέλο του Lewis Η ικανότητα να συνδέει δομή και δραστικότητα με τον υβριδισμό εμφανίζεται στη πράξη. Μοριακού τροχιακού Ενδεχομένως η πλέον ισχυρή μέθοδος αλλά η πλέον θεωρητική Απαιτεί μεγάλη εμπειρία για να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά

Σχετικά έγγραφα

ΘΕΩΡΙΑ ΔΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ ΘΕΩΡΙΑ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ

ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΣΜΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΔΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ ΘΕΩΡΙΑ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ 1. Κατά την ανάπτυξη ομοιοπολικού δεσμού ανάμεσα σε δύο άτομα, τροχιακά της στιβάδας σθένους του