kovalentná väzba - Lewisov model

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "kovalentná väzba - Lewisov model"

Βηθεσδά Αλιβιζάτος
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Modely chemickej väzby klasické elektrostatické úvahy kovalentná väzba Lewisov model Geometria, VSEPR kvantovomechanické model hybridných orbitalov teória molekulových orbitalov teória valenčných väzieb iónová väzba teória kryštálového poľa teória ligandového poľa 1 kovalentná väzba Lewisov model nevysvetľuje podstatu väzbových orbitalov skryte pracuje s lokalizovanými (nezmenenými) atómovými orbitalmi limitácia na dvojcentrové väzby nevysvetľuje geometrickú štruktúru molekúl 2 1

Niektoré parametre geometrickej štruktúry molekúl dĺžka väzby väzbový uhol spriemernené Molekuly nie sú statické! 3 Lewisov model nevysvetľuje štruktúru!

2 Niektoré parametre geometrickej štruktúry molekúl dĺžka väzby väzbový uhol spriemernené Molekuly nie sú statické! 3 Lewisov model nevysvetľuje štruktúru! VSEPR model 1960 Ronald Gillespie ValenceShell ElectronPair Repulsion oblasť vysokej elektrónovej hustoty väzba neväzbový pár pravidlo: násobná väzba je jednou oblasťou pravidlo: možno použiť ľubovoľnú z rezonančných elektrónových štruktúr geometrickú štruktúru určuje repulzia týchto oblastí! 2

bipyramída oktaedrické 5 Prečo nestačia atómové orbitaly.

3 Oblasti s vysokou hustotou VSEPR štruktúry najvýhodnejšie usporiadanie 2 lineárne 3 trigonálne planárne 4 tetraedrické 5 6 trigonálna bipyramída oktaedrické 5 Prečo nestačia atómové orbitaly... H Be : H H Be H?? H Be H at. orbitaly Be základný stav at. orbitaly Be excitovaný stav 6 3

Teória hybridných orbitalov (1928) Linus Pauling (USA,

H BeH 2 Be základný stav Be excitovaný stav Be viazaný

4 Teória hybridných orbitalov (1928) Linus Pauling (USA, ) najznámejší americký chemik 20. storočia, Nobelova cena za chémiu 1954, za mier 1962 hybridné orbitaly princíp atómové orbitaly sa kombinujú H H BeH 2 Be základný stav Be excitovaný stav Be viazaný stav 7 atómové orbitaly (vlnové funkcie) sa kombinujú 2p 2s sp 2s2p 2s 2p sp 2s2p 8 4

5 Kovalentná väzba ako prekryv atómových a/alebo hybridných orbitalov väzbovo účinný prekryv atóm A atóm B E A E AB E B E v =E AB E A E B energia kovalentnej väzby, väzbová energia kj/mol, ev ~ x.10 2 kj/mol 9 Kovalentná väzba ako prekryv atómových a/alebo hybridných orbitalov atóm A atóm B jednoelektrónová väzba H 2 atóm A prázdny orb. atóm B el. pár akceptor donor donornoakceptorná väzba 10 5

Typ väzby podľa symetrie prekrývajúcich sa orbitalov σ väzba rotačná symetria A B pp xx yy zz π väzba nodálna rovina pozdĺž väzby dp xyx xyy xzz xzx yzy yzz

6 Typ väzby podľa symetrie prekrývajúcich sa orbitalov σ väzba rotačná symetria A B pp xx yy zz π väzba nodálna rovina pozdĺž väzby dp xyx xyy xzz xzx yzy yzz dd xyx y xzxz yzyz 11 Typ väzby podľa symetrie prekrývajúcich sa orbitalov dd δ väzba 2 nodálne roviny pozdĺž väzby φ väzba 3 nodálne roviny pozdĺž väzby ff 12 6

centrálnom atóme lineárna štruktúra 13 Trojuholníková (trigonálna)

7 Lineárna (digonálna) väzbovosť sp hybridné orbitaly 2s H Be 2p z H VSEPR rovnako predpovedá lineárnu štruktúru BeH 2 sp hybridizácia na centrálnom atóme lineárna štruktúra 13 Trojuholníková (trigonálna) štruktúra sp 2 hybridné orbitaly F F F B v BF 3 BF 3 planárna štruktúra 14 7

8 Tetraedrická štruktúra sp 3 hybridné orbitaly < ) HCH CH 4 15 Tetraedrická štruktúra sp 3 hybridné orbitaly CH 4 H H H H C v CH

9 Tetraedrická štruktúra, sieťovanie, reťazenie sp 3 hybridné orbitaly sp 3 sp 3 17 sp 3 hybridné orbitaly, voľné elektrónové páry v v Neekvivalentná hybridizácia 18 9

orbitaly ak sú energie s, p, d blízke sp

(osemsten) sp 3 d 2 (d 2 sp 3 ) hybridné

(n1) 6 (d 2 sp 3 ) SF 6 F S v SF 6 sp 3 d

10 Štruktúra: trigonálna (trojboká) bipyramída sp 3 d (dsp 3 ) hybridné orbitaly ak sú energie s, p, d blízke sp x p y p z d z² (n) 5 (sp 3 d) Cl P v PCl 5 sp 3 d P: PCl 5 3s 3p 3d dsp 3 d z² (n1) sp x p y p z 19 Štruktúra: oktaéder (osemsten) sp 3 d 2 (d 2 sp 3 ) hybridné orbitaly ak sú energie s, p, d blízke sp x p y p z d x²y² d z² 6 (sp 3 d 2 ) (n) (n1) 6 (d 2 sp 3 ) SF 6 F S v SF 6 sp 3 d 2 S: 3s 3p 3d 20 10

d 3 s, sd 3 : tetraéder [PtCl 4 ] 2 dsp 2, sp 2 d: štvorec d x²y²

5d 6s 6p 21 Teória molekulových orbitalov (MO) lokálne orbitaly

MO AO ψ i = Σ c mi φ m i=1,n m=1 číslo váha (dôležitosť) mtého AO

11 d 3 s, sd 3 : tetraéder [PtCl 4 ] 2 dsp 2, sp 2 d: štvorec d x²y² sp x p y dsp 2 Pt 2 Pt VSEPR zlyháva! 5d 6s 6p 21 Teória molekulových orbitalov (MO) lokálne orbitaly globálne orbitaly MOLCAO Linear Combination of Atomic Orbitals N MO AO ψ i = Σ c mi φ m i=1,n m=1 číslo váha (dôležitosť) mtého AO v itom MO elektróny nie sú lokalizované Epithiocycloallin viaccentrové, delokalizované väzby 22 11

12 N ψ i = Σ c mi φ m i=1,n m=1 Maximálne toľko MO ako AO! diskrétne hladiny energie pre ψ i (MO) rovnaká energia pre rôzne ψ i degenerované orbitaly degenerácia Výstavbový princíp analogický ako v atómoch Pauliho princíp a Hundovo pravidlo 23 Molekulové orbitaly v dvojatómových molekulách protiväzbový MO (antiväzbový) väzbový MO * E n e r g i a s A σ* σ s B s A s B energetický diagram s A s B atóm A atóm B 24 12

13 Molekulové orbitaly v dvojatómových molekulách atóm A z atóm B pa z pb z σ* pa z pb z σ pa x pa z pb x s B π x y π y σ σ* pa x pa x pb x y π y * s B 0 π x * 25 Molekulové orbitaly všeobecnejšie u molekúl so stredom symetrie σ g ak σ(x,y,z)= σ(x,y,z) π(x,y,z)= π(x,y,z) π g gerade ak σ(x,y,z)= σ(x,y,z) π(x,y,z)= π(x,y,z) σ u π u ungerade 13

14 Molekulové orbitaly v H 2, H 2, He 2, He 2 energia väzby je v kj/mol väzbový poriadok: 0.5(Σe v Σ e*) e v > e vo väzbovom MO e * > e v protiväzbovom MO 27 Molekulové orbitaly homonukleárnych diatomík E N E R G I A porovnaj 28 14

15 E N E R G I A

16 BeH 2 H 2 O 31 NIE! Máme teda zabudnúť na hybridizáciu??? BeH 2 Be σ* sps H H p p x, p y s sp s ekvivalentné σ sps možnosti lokalizované o. delokalizované o

17 dvojná väzba medzi uhlíkmi pri sp 2 trojná väzba medzi uhlíkmi pri sp 33 násobné väzby medzi rôznymi atómami O=C=O 34 17

18 delokalizované πväzby vytvoria sa 4 rôzne πmo 35 delokalizované πväzby ekvivalentné štruktúry... C C = C C = C... väzbový poriadok 1.5 konjugovaný πsystém 18

19 delokalizované πväzby konjugovaný πsystém kumulény delokalizované πväzby vytvorí sa 6 rôznych πmo väzbové protiväzbové benzén aromatický kruh 19

Σχετικά έγγραφα

S K U P I N A P E R I Ó D A

http://physics.nist.gov/physrefdata/pertable/ S K U P I N A P E R I Ó D A Periodická sústava chemických prvkov: bloky podľa valenčných vrstiev prvky hlavných skupín VIIIA Rb Cs Periodická sústava chemických