ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ"

Σοφοκλής Παπανδρέου
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του CH 4 ; ηλαδή συνοπτικά έχουµε

2 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του ΡF 5 ; Το µόριο είναι τριγωνικό διπυραµιδικό µε πέντε ισότιµους δεσµούς. Ηθεµελιώδης ηλεκτρονική δοµή τουp είναι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 και του F 1s 2 2s 2 2p 5

3 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του ΡF 5 ; Θεµελιώδης Γίνεται γραµµικός συνδυασµός του 3s, των 3p και του 3d τροχιακών προκύπτουν πέντε υβριδισµένα τροχιακά sp 3 d Προωθηµένη

4 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του ΡF 5 ; sp 3 d τροχιακό

5 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του SF 6 ; Το µόριο είναι οκταεδρικό µε έξι ισότιµους δεσµούς. Ηθεµελιώδης ηλεκτρονική δοµή τουs είναι 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 και του F 1s 2 2s 2 2p 5

6 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του SF 6 ; Θεµελιώδης Γίνεται γραµµικός συνδυασµός του 3s, των 2p και των 3d τροχιακού και προκύπτουν έξι υβριδισµένα τροχιακά sp 3 d 2. Προωθηµένη

συνδυασµός του 3s, των 2p και των 3d τροχιακού και

7 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός Πως σχηµατίζεται το µόριο του SF 6 ; sp 3 d 2 τροχιακό

8 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Ο υβριδισµός σε µόρια µε πολλαπλούς δεσµούς 1. Οι απλοί δεσµοί είναι σ-δεσµοί. 2. Οι διπλοί δεσµοί αποτελούνται από ένα σ- και ένα π- δεσµό. 3. Οι τριπλοί δεσµοί αποτελούνται από ένα σ- και δύο π- δεσµούς. 4. Για να σχηµατιστεί ένας π-δεσµός πρέπει να προϋπάρχει ένας σ-δεσµός.

Οι διπλοί δεσµοί αποτελούνται από ένα σ- και ένα π- δεσµό. 3.

9 ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ Υβριδισµός - Συµπεράσµατα 1. Ο αριθµός των υβριδικών τροχιακών ισούται µε τον αριθµό των ατοµικών τροχιακών που συµµετέχουν στον υβριδισµό. 2. Από τα διάφορα ατοµικά τροχιακά συνδυάζονται προς υβριδικά µόνο εκείνα που έχουν παραπλήσιες ενέργειες, πχ (2s,2p), (3s,3p,3d), (3d,4s,4p) κλπ. 3. Με τον υβριδισµό τα ηλεκτρονικά νέφη οδηγούνται σε καινούργιο προσανατολισµό στοχώρο. 4. Τα υβριδικά τροχιακά είναι περισσότερο διογκωµένα από τα µη υβριδικά και εποµένως µπορούν να επικαλυφθούν εκτενέστερα. Έτσι σχηµατίζεται ισχυρότερος δεσµός.

Από τα διάφορα ατοµικά τροχιακά συνδυάζονται προς υβριδικά µόνο εκείνα που έχουν παραπλήσιες ενέργειες, πχ (2s,2p), (3s,3p,3d), (3d,4s,4p)

10 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Βασική αρχή Η θεωρία δεσµού σθένους δεν µπορεί να εξηγήσει ορισµένα πειραµατικά ευρήµατα όπως τον παραµαγνητισµό τουο 2, την ύπαρξη µοριακών ιόντων (π.χ. Η 2+, Ηe 2+ ) κλπ. Επίσης δεν µπορεί να εξηγήσει τα ηλεκτρονικά φάσµατα των µορίων. Η βασική αρχή της θεωρίας των µοριακών τροχιακών είναι ότι τα ηλεκτρόνια ενός µορίου καταλαµβάνουν τροχιακά, τα οποία απλώνονται και ανήκουν σε ολόκληρο το µόριο. Τα τροχιακά αυτά ονοµάζονται µοριακά τροχιακά (Molecular Orbitals MO) και µπορούν να <<φιλοξενήσουν>> το πολύ δύο ηλεκτρόνια µε αντίθετοspin.

Η βασική αρχή της θεωρίας των µοριακών τροχιακών είναι ότι τα ηλεκτρόνια ενός µορίου καταλαµβάνουν τροχιακά, τα οποία απλώνονται και ανήκουν

11 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Βασική αρχή Τα ΜΟ προκύπτουν µε γραµµικό συνδυασµό ατοµικών τροχιακών. Όταν δύο ατοµικά τροχιακά συνδυάζονται γραµµικά µεταξύ τους, δηµιουργούν δύο µοριακά τροχιακά διαφορετικής ενέργειας. Το µοριακό τροχιακό χαµηλής ενέργειας ονοµάζεται δεσµικό (bonding) (οδηγεί σε δεσµό) ενώ αυτό µε την υψηλότερη ενέργεια αντιδεσµικό (antibonding) (δεν οδηγεί σε δεσµό).

Όταν δύο ατοµικά τροχιακά συνδυάζονται γραµµικά µεταξύ τους, δηµιουργούν δύο µοριακά τροχιακά

12 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Γραµµικός συνδυασµός των 1s τροχιακών δύο ατόµων Α και Β

13 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Γραµµικός συνδυασµός των 2p τροχιακών δύο ατόµων Τα π 2p τροχιακά είναι εκφυλισµένα καθώς και τα π * 2p

14 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Τάξη δεσµού Επειδή τα ηλεκτρόνια που καταλαµβάνουν δεσµικά ΜΟ συνεισφέρουν στη δηµιουργία δεσµού ενώ ηλεκτρόνια που καταλαµβάνουν αντιδεσµικά ΜΟ αποσταθεροποιούν το δεσµό, ο αριθµός των δεσµών που σχηµατίζονται ανάµεσα σε δύο άτοµα λέγεταιτάξη δεσµού (bond order-bo) και δίνεται από τη σχέση BO = (e bond -e antibond )/2 e bond = αριθµός δεσµικών ηλεκτρονίων e antibond = αριθµός αντιδεσµικών ηλεκτρονίων

δεσµών που σχηµατίζονται ανάµεσα σε δύο άτοµα λέγεταιτάξη δεσµού (bond order-bo) και δίνεται από τη σχέση BO

15 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ιατοµικά µόρια και ιόντα της 1ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα BO = (1-0)/2 = ½ H 2 + (παραµαγνητικό) BO = (2-0)/2 = 1 H 2 (διαµαγνητικό) BO = (2-1)/2 = ½ He 2 + (παραµαγνητικό) BO = (2-2)/2 = 0 He 2 (ανύπαρκτο)

(παραµαγνητικό) BO = (2-0)/2 = 1 H 2 (διαµαγνητικό) BO =

16 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Οµοιοπυρηνικά διατοµικά µόρια και ιόντα της 2ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα BO = (10-6)/2 = 2 Ο 2 παραµαγνητικό Το ίδιο ενεργειακό διάγραµµα ισχύει και για το F 2 και το Ne 2 διότι η διαφορά ενέργειας µεταξύ 2s και 2p είναι πολύ µεγάλη

παραµαγνητικό Το ίδιο ενεργειακό διάγραµµα ισχύει και για το F 2

17 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Οµοιοπυρηνικά διατοµικά µόρια και ιόντα της 2ης περιόδου του Περιοδικού Πίνακα BO = (10-4)/2 = 3 N 2 διαµαγνητικό Αντιστροφή ενεργειών µεταξύ σ 2p και π 2p, διότι η διαφορά ενέργειας µεταξύ 2s και 2p είναι µικρή

(10-4)/2 = 3 N 2 διαµαγνητικό Αντιστροφή ενεργειών µεταξύ σ

18 ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ Ετεροπυρηνικά διατοµικά µόρια Επειδή το Ο είναι ηλεκτραρνητικότερο του Ν, τα ατοµικά τροχιακά του βρίσκονται ενεργειακά χαµηλότερα BO = (10-5)/2 = 2,5 NΟ παραµαγνητικό Μοριακή ηλεκτρονική δοµή ΝΟ

ατοµικά τροχιακά του βρίσκονται ενεργειακά χαµηλότερα BO

19 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ποια υβριδικά τροχιακά χρησιµοποιούνται από τα κεντρικά άτοµα στα παρακάτω µόρια και ιόντα: CO 2, SO 3, NH 4+, BrF 3, SiF 6-. Εξηγείστε τον τρόπο σχηµατισµού των παραπάνω µορίων και ιόντων. 2. Ποια από τα παρακάτω ιόντα έλκονται από το µαγνητικό πεδίο; Ο 2-, Cl Εξηγείστε γιατί δεν υπάρχει το Ne 2 ενώ υπάρχει το Ne 2+.

20 ΣΥΜΠΛΟΚΑ

21 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Πότε µια ένωση χαρακτηρίζεται ως σύµπλοκο; Σύµπλοκο ή σύµπλοκη ένωση ή ένωση σύνταξης ή ένωση ένταξης είναι ένα σταθερό συγκρότηµα ατόµων το οποίο αποτελείται από ένα κεντρικό άτοµο, συνήθως µεταλλικό ιόν, το οποίο ενώνεται µε ορισµένο αριθµό ιόντων ή ουδετέρων µορίων (υποκαταστάτες). Ο αριθµός των υποκαταστατών λέγεται αριθµός σύνταξης.

22 ΣΥΜΠΛΟΚΑ [Fe(CN) 6 ] 4- φορτίο Κεντρικό άτοµο Υποκαταστάτες Αριθµός σύνταξης Το φορτίο του συµπλόκου ισούται µε το αλγεβρικό άθροισµα των φορτίων των συστατικών του. 1Χ2 (Fe) +6Χ(-1)(CN) =-4

23 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Παραδείγµατα συµπλόκων Κατιόντα [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ Ανιόντα [Co(NH 3 ) 2 Cl 4 ] - Ουδέτερες ενώσεις [Fe(CO) 5 ]

24 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ποιες ουσίες δρουν ως υποκαταστάτες; Μια ουσία για να δράσει ως υποκαταστάτης πρέπει, σε ελεύθερη κατάσταση, να διαθέτει ένα τουλάχιστον µη δεσµικό ζεύγος ηλεκτρονίων. H H H N O C O Cl H H

25 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ποιες ουσίες δρουν ως υποκαταστάτες; Ουποκαταστάτης(:L) προσφέρει το µη δεσµικό ζεύγος ηλεκτρονίων (βάση κατά Lewis) στοκεντρικόάτοµο(μ η+ ) (οξύ κατά Lewis). Ο δεσµός που σχηµατίζεται λέγεται δοτικός οµοιοπολικός δεσµός ή οµοιοπολικός δεσµός σύνταξης. M n+ +m L ML m n+

26 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Μονοδοντικοί πολυδοντικοί υποκαταστάτες Όταν ένας υποκαταστάτης συνδέεται µε το κεντρικό άτοµο µε ένα δεσµό (καταλαµβάνει µια θέση σύνταξης), τότε λέγεται µονοδοντικός ή µονοσχιδής. Όταν όµως καταλαµβάνει περισσότερες από µια θέσεις σύνταξης ονοµάζεται πολυδοντικός ή πολυσχιδής. O O H H 2 N O H N H αµµωνία H 2 N αιθυλενοδιαµίνη (en) O O N O N O O EDTA

27 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ποια σύµπλοκα ονοµάζονται χηλικά; Όταν η σύνταξη πολυδοντικών υποκαταστατών γύρω από το κεντρικό ιόν οδηγεί σε σχηµατισµό δακτυλίου, το σύµπλοκο ονοµάζεται χηλικό. [Co(EDTA)] -

28 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ονοµατολογία Συµπλόκων ενώσεων 1. Στους τύπους των συµπλόκων ενώσεων γράφεται πρώτα το κατιόν και µετά το ανιόν. K 2 [Pt(CN) 4 ], [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl 2. Τα ονόµατα των υποκαταστατών πρώτα και κατά αλφαβητική σειρά (σύµφωνα µε το λατινικό αλφάβητο) και µετά ακολουθεί το όνοµα του κεντρικού µετάλλου. Όταν ο υποκαταστάτης είναι απλός, ο αριθµός των υποκαταστατών δίνεται µε ταπροθέµατα µονο, δι, τρι, τετρα, κοκ ενώ όταν είναι πολύπλοκος µε τα προθέµατα δις,τρις, τετράκις,κοκ. Τα προθέµατα δεν λαµβάνονται υπόψη στην αλφαβητική σειρά. [Co(NH 3 ) 3 Cl 3 ] = τριαµµινοτριχλωροκοβάλτιο (ΙΙΙ) [CuCl 2 (CH 3 NH 2 ) 2 ] = διχλωρο- δις(µεθυλαµίνη) χαλκός (ΙΙ)

29 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ονοµατολογία Συµπλόκων Ενώσεων 3. Όσοι υποκαταστάτες είναι ανιόντα λήγουν σε ο (π.χ. ΟΗ - = υδροξο, SO 4 2- = σουλφατο-) K 4 [Fe(CN) 6 ] = εξακυανοσιδηρικό (ΙΙ) κάλιο 4. Τα ονόµατα των ουδετέρων υποκαταστατών παραµένουν συνήθως αµετάβλητα. ΕΞΑΙΡΕΣΕΙΣ α. Η 2 Ο = υδατο β. ΝΗ 3 = αµµινο γ. CO = καρβονυλο δ. ΝΟ= νιτροσυλο [Cr(H 2 O) 6 ]Cl 3 = χλωρίδιο του εξαϋδατοχρωµίου (ΙΙΙ) Νa 2 [Fe(CN) 5 NO] = πεντακυανονιτροσυλοσιδηρικό(ιιι) νάτριο

30 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Ονοµατολογία Συµπλόκων Ενώσεων 5. Αν το σύµπλοκο είναι ανιόν, παίρνει την κατάληξη ικός, ενώ αν είναι κατιόν ή ουδέτερο χρησιµοποιείται αυτούσιο το όνοµα του µετάλλου. Na 2 [PtCl 4 ] = τετραχλωρολευκοχρυσικό (ΙΙ) νάτριο [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl = χλωρίδιο του διαµµινοαργύρου (Ι) [V(CO) 6 ] = εξακαρβονυλοβανάδιο (0) 6. Ο αριθµός οξείδωσης του κεντρικού ατόµου δείχνεται µε λατινικό αριθµό, σε παρένθεση, µετά το όνοµα του µετάλλου. K[AgF 4 ] = τετραφθοροαργυρικό (ΙΙΙ) κάλιο

31 ΣΥΜΠΛΟΚΑ Γεωµετρικές δοµές Η γεωµετρία των συµπλόκων µπορεί να προβλεφθεί µε βάση τη θεωρία VSEPR καθώς και µε τη θεωρία του υβριδισµού. [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 [Ag(NH 3 ) 2 ] + H 3 N-Ag-NH 3 (Γραµµική) τετραεδρική τετραγωνική [Co(NH 3 ) 6 ] + οκταεδρική

Σχετικά έγγραφα

ΧΗΜΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΙΙ : ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΕΣΜΟΥ

ΧΗΜΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΙΙ : ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΟΥ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ Ή ΟΜΟΣΘΕΝΟΥΣ ΕΣΜΟΥ Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής Το μόριο του Η 2 Σύμφωνα με τη θεωρία του Lewis στο μόριο του Η 2 τα άτομα συγκρατούνται