קשרים בעולם החומרים מבנה האטום הגדרות: )זניחה( 35 מספר המסה מסת החלקיק 17 המספר האטומי

Transcript

1 קשרים בעולם החומרים מבנה האטום האטום בנוי מגרעין שבו פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים שנעים סביבו. החלקיק פרוטון נויטרון אלקטרון מטען החלקיק )זניחה( 1 1 מסת החלקיק )ביחידות אטומיות( הגדרות מספר הפרוטונים בחלקיק. מספר הפרוטונים בחלקיק קובע את היסוד. מספר אטומי המטען הגרעיני שווה למספר הפרוטונים שבגרעין האטום. סכום מספר הפרוטונים עם מספר הנויטרונים שבגרעין האטום. מספר מסה אטום שמוסר אלקטרונ/ים הופך ליון חיובי, ולכן מטען החלקיק חיובי. מטען חשמלי אטום שמקבל אלקטרונ/ים הופך ליון שלילי, ולכן מטען החלקיק שלילי. של החלקיק סימול האטום 35 מספר המסה מטען החלקיק 1-17 המספר האטומי מיקוד קיץ 2011 כימיה 9

2 הערכות אלקטרונים על פי רמות אנרגטיות האלקטרונים מסודרים ברמות אנרגטיות סביב הגרעין. האלקטרונים בעלי המטען השלילי נמשכים לגרעין בעל מטען חיובי בכוחות משיכה חשמלית, והסיבה שהאלקטרונים אינם "נדבקים" לגרעין היא שהם נמצאים בתנועה מעגלית, ולכן פועלים עליהם גם כוחות צנטריפוגליים, המרחיקים אותם ממרכז האטום, מהגרעין. האלקטרונים בעלי המטען השלילי נמשכים לגרעין החיובי, ולכן הרמה הראשונה, הקרובה ביותר לגרעין, מתאכלסת ראשונה באלקטרונים, ונכנסים בה עד 2 אלקטרונים. אחר כך רמת אנרגיה שנייה מתאכלסת, ובה עד 8 אלקטרונים. אחר כך הרמה השלישית מתאכלסת, ובה עד 18 אלקטרונים. 20 מאכלסים אלקטרונים ברמה הרביעית, למרות שהרמה השלישית עוד לא 19 ובסידן, Ca באשלגן, K מלאה K 2, 8, 8, 1 Ca 2, 8, 8, הקשר בין הערכות האלקטרונים לבין מיקום היסוד בטבלה המחזורית באטומים ניטרליים מספר רמות האנרגיה שווה למספר השורה בטבלה המחזורית. מספר האלקטרונים ברמת האנרגיה האחרונה שווה למספר הטור שבו נמצא היסוד בטבלה המחזורית. הערכות אלקטרונים של יונים יוניים חיוביים של מתכות נוצרים כשאטומים של מתכות מוסרים אלקטרונ/ים מהרמה האחרונה. למתכות טור ראשון מטען היון 2, Na Na 2, 8, 1 למתכות טור שני מטען היון +2 2, 8 +2 Mg Mg 2, 8, 2 למתכות טור שלישי מטען היון +3 2, 8 +3 Al Al 2, 8, 3 למתכות המעבר לעתים קרובות מספר יונים אופייניים +4 Sn e +2, e +3, Sn +2, יונים שליליים של אלמתכות נוצרים כשלאטומים של אלמתכות נוספים אלקטרונ/ים לרמה האחרונה. Cl 2, 8, , 8, Cl לאלמתכות טור שבע מטען היון 1 S 2, 8, , 8, S לאלמתכות טור שש מטען היון 2 P 2, 8, , 8, P לאלמתכות טור חמש מטען היון לאלמתכת מימן, מטען היון 1 10 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

3 תרגיל רשמו היערכויות אלקטרוניות לאטומים וליונים האופייניים שלהם K Be N K + Be +2 N רדיוס אטומי, רדיום יוני ככל שיש באטום יותר רמות מאוכלסות באלקטרונים, כך הרדיוס של האטום או של היון גדול 1. יותר. Na 2, 8, 1 11 > Li 2, 1 3 > K+ 2, 8, 8 > 11 Na+ 2, 8 > 3 Li אם מספר הרמות המאוכלסות באלקטרונים שווה, ככל שהמטען הגרעיני גדול יותר, כך כוחות המשיכה החשמליים בין האלקטרונים לגרעין גדלים, ורדיוס האטום או היון קטן. רדיוס אטומי 2, 8, 5 P Cl 2, 8, 7 < S 2, 8, 6 < מימן 3 Li ליתיום 4 Be בריליום הרדיוס האטומי והטבלה המחזורית 5 בורB 6 פחמןC 7 חנקןN 8 חמצן 9 פלואור 2 e הליום 10 Ne ניאון 11 Na נתרן 19 K אשלגן 37 Rb רובידיום 12 Mg מגנזיום 20 Ca סידן 38 Sr סטרונציום 21 Sc סקנדיום 39 Y איטריום 22 Ti טיטניום 40 Zr זרקוניום 23 ונדיוםV 41 Nb ניאוביום 24 Cr כרום 42 Mo מוליבדן 25 Mn מנגן 43 Tc טכניציום 26 e ברזל 44 Ru רותניום רדיוס אטומי גדל רדיוס אטומי גדל 27 Co קובלט 45 Rh רודיום 28 Ni ניקל 46 Pd פלדיום 29 Cu נחושת 47 Ag כסף 30 Zn אבץ 48 Cd קדמיום 13 Al אלומיניום 31 Ga גליום 49 In אינדיום 14 Si צורן 32 Ge גרמניום 50 Sn בדיל 15 זרחןP 33 As ארסן 51 Sb אנטימון 16 S גופרית 34 Se סלניום 52 Te טלור 17 Cl כלור 35 Br ברום 53 יודI 18 Ar ארגון 36 Kr קריפטון 54 Xe קסנון 55 Cs צזיום 56 Ba בריום 57 ראה למטה 72 f הפניום 73 Ta טנטלום 74 W טונגסטן 75 Re רניום 76 s אוסמיום 77 Ir אירידיום 78 Pt פלטינה 79 Au זהב 80 g כספית 81 Tl תליום 82 Pb עופרת 83 Bi ביסמוט 84 Po פולוניום 85 At אסטטין 86 Rn רדון 87 r פרנציום 88 Ra רדיום 89 ראה למטה 57 La לנטן 58 Ce צריום 59 Pr פרסיאודימיום 60 Nd ניאודיניום 61 Pm פרומטיום 62 Sm סמריום 63 Eu אירופיום 64 Gd גדוליניום 65 Tb טרביום 66 Dy דיספורסיום 67 o הולמיום 68 Er ארביום 69 Tm תולום 70 Yb איטרביום 71 Lu לוטציום 89 Ac אקטיניום 90 Th תוריום 91 Pa פרוטאקטיניום 92 U אורניום 93 Np נפטוניום 94 Pu פלוטוניום 95 Am אמריציום 96 Cm קיוריום 97 Bk ברקליום 98 Cf קליפורניום 99 Es איינשטיניום 100 m פרמיום 101 Md מנדלביום 102 No נובליום 103 Lw לורנציום מיקוד קיץ 2011 כימיה 11

4 תרגיל א. השלימו את הטבלה. האטום הניטרלי הערכות אלקטרונים של האטום הניטרלי מטען היון האופייני הערכות אלקטרונים של היון האופייני Ca S P Mg Al ב. דרגו את האטומים על פי גודל הרדיוס האטומי שלהם, ואת היונים על פי גודל הרדיוס היוני שלהם. חוק קולון ניתן לחשב את הכוח החשמלי שפועל בין שני גופים טעונים חשמלית,, בעזרת חוק קולון. אלקטרון )-( פרוטון + )+( ניוטרון )0( k q q 2 r 1 2 k מספר קבוע. q 1 מטען אחד באטום זה הגרעין. q 2 מטען שני באטום זה האלקטרון. r המרחק בין שני המטענים. משמעות חוק קולון ככל שהמטענים גדולים יותר, פועל ביניהם כוח משיכה חשמלית חזק יותר. 1. ככל שהמטענים רחוקים יותר זה מזה, פועלים ביניהם כוחות חשמליים חלשים יותר העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

5 אלקטרושליליות מדד המבטא את היכולת של הגרעין באטום למשוך אליו אלקטרונים. ערך זה חושב על ידי המדען פאולינג, בעזרת ערכי אנרגיית היינון והזיקה האלקטרונית של האטום. הגורמים המשפיעים על ערך האלקטרושליליות 1. ככל שהרדיוס האטומי קטן יותר, האלקטרושליליות גבוהה יותר, משום שעל פי חוק קולון, כוחות המשיכה החשמלית בין הגרעין לבין אלקטרוני הקשר חזקים יותר. כך, כשעולים בטור בטבלה המחזורית, הרדיוס האטומי יורד, והאלקטרושליליות עולה. 2. כשהרדיוס האטומי דומה, ככל שהמטען הגרעיני עולה, האלקטרושליליות גבוהה יותר, משום שעל פי חוק קולון, כוחות המשיכה החשמלית בין הגרעין לבין אלקטרוני הקשר חזקים יותר, והאלקטרושליליות עולה. כך, כשמתקדמים בשורה משמאל לימין, האלקטרושליליות עולה. אלקטרושליליות והטבלה המחזורית ניתן לראות שיש קשר בין המיקום של האטום בטבלה המחזורית לבין האלקטרושלליות שלו. 1 מימן 2 e הליום 3 Li ליתיום 4 Be בריליום 5 בורB 6 פחמןC 7 חנקןN 8 חמצן 9 פלואור 10 Ne ניאון 11 Na נתרן 12 Mg מגנזיום אלקטרושלילית עולה 13 Al אלומיניום 14 Si צורן 15 זרחןP 16 S גופרית 17 Cl כלור 18 Ar ארגון ואלקטרושלילית עולה 19 K אשלגן 37 Rb רובידיום 55 Cs צזיום 20 Ca סידן 38 Sr סטרונציום 56 Ba בריום 21 Sc סקנדיום 39 Y איטריום 57 ראה למטה 22 Ti טיטניום 40 Zr זרקוניום 72 f הפניום 23 ונדיוםV 41 Nb ניאוביום 73 Ta טנטלום 24 Cr כרום 42 Mo מוליבדן 74 W טונגסטן 25 Mn מנגן 43 Tc טכניציום 75 Re רניום 26 e ברזל 44 Ru רותניום 76 s אוסמיום 27 Co קובלט 45 Rh רודיום 77 Ir אירידיום 28 Ni ניקל 46 Pd פלדיום 78 Pt פלטינה 29 Cu נחושת 47 Ag כסף 79 Au זהב 30 Zn אבץ 48 Cd קדמיום 80 g כספית 31 Ga גליום 49 In אינדיום 81 Tl תליום 32 Ge גרמניום 50 Sn בדיל 82 Pb עופרת 33 As ארסן 51 Sb אנטימון 83 Bi ביסמוט 34 Se סלניום 52 Te טלור 84 Po פולוניום 35 Br ברום 53 יודI 85 At אסטטין 36 Kr קריפטון 54 Xe קסנון 86 Rn רדון 87 r פרנציום 88 Ra רדיום 89 ראה למטה 57 La לנטן 58 Ce צריום 59 Pr פרסיאודימיום 60 Nd ניאודיניום 61 Pm פרומטיום 62 Sm סמריום 63 Eu אירופיום 64 Gd גדוליניום 65 Tb טרביום 66 Dy דיספורסיום 67 o הולמיום 68 Er ארביום 69 Tm תולום 70 Yb איטרביום 71 Lu לוטציום 89 Ac אקטיניום 90 Th תוריום 91 Pa פרוטאקטיניום 92 U אורניום 93 Np נפטוניום 94 Pu פלוטוניום 95 Am אמריציום 96 Cm קיוריום 97 Bk ברקליום 98 Cf קליפורניום 99 Es איינשטיניום 100 m פרמיום 101 Md מנדלביום 102 No נובליום 103 Lw לורנציום מיקוד קיץ 2011 כימיה 13

6 נוסחת לואיס = נוסחת ייצוג אלקטרונים של אטומים נוסחה שמייצגת את אלקטרוני הערכיות, שהם האלקטרונים של הרמה האחרונה של האטום, ששווה למספר הטור בטבלה המחזורית. דוגמאות B C. N. קשר קוולנטי קשר קוולנטי הוא קשר של שיתוף אלקטרוני ערכיות בין שני אטומים )בדרך כלל(. בקשר זה יש חפיפה של אורביטלים לקבלת אורביטל משותף. הקשר נוצר בדרך כלל בין שני אטומים קרובים החולקים ביניהם אלקטרונים בלתי מזווגים. בקשר קוולנטי יש כוחות חשמליים בין הגרעינים של האטומים הקושרים לבין אלקטרוני הקשר. קשרים קוולנטיים בין אטומים קיימים גם בחומרים מולקולאריים וגם בחומרים אטומריים. קשר קוולנטי טהור הוא קשר בין שני אטומים זהים )מאותו יסוד(, לדוגמה. קשר קוולנטי קוטבי הוא קשר בין שני אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה. האטום האלקטרו שלילי יותר מקבל מטען חלקי שלילי, δ, ואילו האטום הפחות אלקטרו שלילי מקבל מטען חלקי חיובי, + δ. ככל שההפרש בערכי האלקטרושליליות גדול יותר, הקשר הוא קוטבי יותר. δ + δ δ δ + לדוגמה S Cl ערכי האלקטרושליליות ההפרש באלקטרושליליות אורך הקשר הקוולנטי המרחק בין שני הגרעינים של האטומים שנקשרים בקשר הקוולנטי. היחידות ננומטר = 9 10 מטר. הגורם העיקרי שמשפיע על אורך הקשר הוא מספר הרמות המאוכלסות באלקטרונים ככל שיש לאטומים יותר רמות עם אלקטרונים, הרדיוס האטומי גדול יותר ואורך הקשר גדול יותר. אנרגיית הקשר הקוולנטי האנרגיה שיש להשקיע על מנת לשבור מול קשרים קוולנטיים כשהחומר במצבו הגזי. היחידות הן יחידות אנרגיה קילו ג'אול למול. ככל שהקשר חזק יותר, אנרגיית הקשר גבוהה יותר. 14 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

7 S S C C הקשרים דוגמה 3 < 2 < 1 מספר רמות עם אלקטרונים באטום 20.5 < 15.4 < 7.4 אורך הקשר )בננומטר( 265 > 346 > 436 אנרגיית הקשר )בקילו ג'אול למול( הגורמים המשפיעים על חוזק הקשר, אנרגיית הקשר ואורך הקשר הרדיוסים האטומיים ככל שהרדיוסים של האטומים קטנים יותר, כך המרחק בין הגרעינים של 1. האטומים לבין אלקטרוני הקשר קטן יותר, ועל פי חוק קולון, המשיכה החשמלית ביניהם חזקה יותר, הקשר חזק יותר, אנרגיית הקשר גדולה יותר, ואורך הקשר קטן יותר. I Cl Cl > Br Br > I חוזק הקשר I Cl Cl < Br Br < I אורך הקשר 2. סדר הקשר קשר קוולנטי משולש חזק יותר מקשר קוולנטי כפול שחזק מקשר קוולנטי יחידי מאותו סוג, משום שככל שיש יותר זוגות אלקטרוני קשר, פועלים יותר כוחות משיכה ולכן תידרש אנרגיה רבה יותר לניתוק הקשר, כלומר אנרגיית הקשר גדולה יותר, ואורך הקשר קצר יותר. חוזק הקשר C = C > C C > C C אורך הקשר C C = C < C C < C 3. הקוטביות של הקשר ככל שההפרש בין ערכי האלקטרושליליות של האטומים גדול יותר, כך כוחות המשיכה בין האטומים חזקה יותר. זאת משום שנוסף על כוחות המשיכה בין אלקטרוני הקשר לבין הגרעינים, פועלים כוחות משיכה בין הדו קטבים. ככל שהקשר קוטבי יותר, המטענים החלקיים על הקטבים גדולים יותר ולכן כוחות המשיכה בין המטענים החלקיים חזקים יותר. כתוצאה מכך תידרש אנרגיית קשר גדולה יותר ואורך קשר קצר יותר. נתונים ערכי האלקטרושליליות N חוזק הקשר > > N אורך הקשר N < < מיקוד קיץ 2011 כימיה 15

8 שאלות לדוגמה )היעזרו במידת הצורך בערכי האלקטרושליליות שנתונים בטבלה שלמעלה( א. דרגו את הקשרים הקוולנטיים הבאים על פי אורך הקשר B B P P. 1 C N C = N C N. 2 ב. איזה מבין הקשרים C או חזק יותר? נמקו. ג. לעתים חלק מהגורמים מחזקים קשר אחד, וחלק מהגורמים מחזקים את הקשר השני. במקרים כאלה, יהיה נתון בשאלה איזה קשר חזק יותר, ורק נצטרך להסביר מדוע. 1. נתון שאנרגיית הקשר C = C גבוהה מזו של. הסבירו מדוע. 2. נתון שאנרגיית הקשר גבוהה מזו של. הסבירו מדוע. פתרונות א..1 דירוג אורכי הקשרים הקוולנטיים P P > B B > ככל שבאטומים יש יותר רמות של אלקטרונים, הרדיוסים האטומיים גדולים יותר, ואורכי הקשר, שהם המרחק בין הגרעינים של שני האטומים הקשורים, גדולים יותר. באטומי P יש שלוש רמות מאוכלסות באלקטרונים, ואילו באטום B יש שתי רמות מאוכלסות באלקטרונים, ואילו באטומי המימן,, יש רמה אחת עם אלקטרונים..2 דרוג אורכי הקשרים הקוולנטיים C N > C = N > C N בכל הקשרים הרדיוסים של האטומים שווים. על פי חוק קולון, קשר קוולנטי משולש חזק יותר מקשר קוולנטי כפול שחזק יותר מקשר קוולנטי יחיד, משום שהמטען השלילי של אלקטרוני הקשר גדול יותר, ולכן כוחות המשיכה בין הגרעינים לאלקטרוני הקשר חזקים יותר, והמרחקים בין גרעיני האטומי, שהם אורכי הקשר, קצרים יותר. ב. הקשר C חזק יותר מהקשר, משום שהקשר C קוטבי, ואילו הקשר איננו קטבי. בקשר הקוטבי יש משיכה חשמלית מוגברת בין המטענים החלקיים והקשר חזק יותר. הקשר C = C חזק מהקשר. בקשר הכפול C = C כוחות המשיכה החשמליים בין שני זוגות 1. ג. אלקטרוני הקשר השליליים לבין הגרעינים חזקים יותר מכוחות המשיכה החשמליים בקשר היחיד, ולכן אנרגיית הקשר גדולה יותר. 16 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

9 )זאת למרות שאורך הקשר קטן יותר מזה של C, = C ולמרות שהקשר קוטבי, ואילו הקשר C = C אינו קוטבי(..2 דירוג הקשרים על פי חוזקם > הקשר חזק יותר מהקשר משום שהקשר קוטבי, ואילו הקשר אינו קוטבי. הקשר הקוטבי חזק יותר, מפני שהכוחות בין האטומים חזקים יותר היות והאטומים הם בעלי מטען חלקי חיובי )(, δ + ומטען חלקי שלילי )( δ. נוסף על משיכה בין גרעיני האטומים לאלקטרונים הקושרים קיימת משיכה בין הקטבים ולכן אנרגיית הקשר גבוהה יותר. טיפ מתי "נעזרים" בחוק קולון? רדיוסים אטומיים. בהשוואה בין 1. רדיוסים יוניים. אלקטרושליליות של אטומים. אנרגיות יינון של אטומים. חוזק הקשר הקוולנטי. בהשוואה בין 2. אנתלפיית הקשר הקוולנטי. אורך הקשר הקוולנטי. * יש לשים לב לציין את ההשפעה של המטען הגרעיני, והמרחק בין הגרעין לאלקטרוני הערכיות/הקשר כגורמים שמשפיעים על חוזק המשיכה החשמלית בין הגרעין לבין האלקטרונים. מיקוד קיץ 2011 כימיה 17

10 חומרים מולקולאריים אלה בדרך כלל יסודות ותרכובות של אלמתכות הבנויים ממולקולות קבוצות מוגדרות של אטומים הקשורים בקשרים קוולנטיים בתוך המולקולות. בין המולקולות ישנם קשרים בינמולקולריים חלשים יותר מקשרים קוולנטיים. נוסחה מולקולארית נוסחה שמייצגת את מספר האטומים מכל סוג שישנם במולקולה אחת..C (s), 2 גלוקוז (l), C 2 מים 2(g), פחמן דו חמצני דוגמאות חמצן נוסחת ייצוג אלקטרונים )נוסחת לואיס( של מולקולות נוסחה המייצגת את האלקטרונים הקושרים ואת האלקטרונים הבלתי קושרים. מציירים נוסחאות לאטומים הבודדים ויוצרים קשרים בין אלקטרונים בלתי מזווגים לבין אטומים שכנים. N N.. S C S C N.. דוגמאות נוסחת מבנה של מולקולה בנוסחת מבנה רושמים קו במקום כל זוג אלקטרונים קושר, ומציינים את זוגות האלקטרונים הלא N N S = C = S קושרים בנקודות או בקו C N כלל האוקטט בחומרים מולקולאריים בדרך כלל יש סביב כל אטום ברמה האחרונה 8 אלקטרונים )4 זוגות אלקטרונים(. יוצאים מן הכלל אטומי המימן,, שיש סביבם רק 2 אלקטרונים, ואטומי בור, B, שיש סביבם רק 6 אלקטרונים ברמה האחרונה. דוגמאות B C טיפ על מנת להצליח לרשום נוסחת ייצוג אלקטרונים למולקולה, יש למקם את האטומ/ים שיש להם יותר אלקטרונים בלתי מזווגים במרכז, ולקשור בין האלקטרונים הבודדים של אטומים אלה לבין אלקטרונים של אטומים שכנים. 18 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

11 מולקולות עם כמה אטומים מרכזיים טיפ אם יש שני אטומים מרכזיים או יותר, כדאי לקשור קודם את האלקטרונים הבלתי מזווגים של האטומים שבצדדים, ורק אחר כך לקשור את האלקטרונים הבלתי מזווגים של האטומים המרכזיים. זכרו לרשום גם את זוגות האלקטרונים הלא קושרים! דוגמאות C 3 2 C 2 2 C 2 N 2 CCC C C N CC N... =C=C=C= C C N C C N. 2 2 N 2 2 B 2 4 תרגיל רשמו נוסחת ייצוג אלקטרונים עבור מולקולות של פתרון NN B B צורות של מולקולות ונוסחת מבנה מרחבי הצורה של המולקולה תלויה במספר האטומים שקשורים לאטום המרכזי, ובמספר זוגות האלקטרונים הלא קושרים סביב האטום המרכזי, והיא נובעת מכוחות הדחייה החשמלית בין זוגות האלקטרונים שסביב האטום המרכזי. בשאלות, צורת המולקולה תהיה נתונה. נוסחת מבנה מרחבי היא נוסחת מבנה שמייצגת את הצורה המרחבית של המולקולה. מיקוד קיץ 2011 כימיה 19

12 יש להכיר חמש צורות שם הצורה נוסחה מולקולרית הצורה =C= C 2 קווי.1 B B 3 2. משולש מישורי C C 4 3. טטרהאדר Ṅ. N 3 4. פירמידה משולשת 2 5. זוויתי מישורי.S 6, PCl 5 צורות נוספות ישנן צורות נוספות שלא צריך לזכור בעל פה דוגמאות Cl Cl Cl P Cl Cl S 20 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

13 קוטביות של מולקולות או באילו מקרים המולקולה בעלת דו קוטב קבוע? א. מולקולות בעלות צורה זוויתית או צורה של פירמידה משולשת הן תמיד בעלות דו קוטב קבוע. משום שפיזור ענן האלקטרונים בהם לא סימטרי. ב. במולקולות בעלות צורה קווית או צורת משולש מישורי או צורת טטרהאדר 1. אם כל האטומים שקשורים לאטום או אטומים המרכזיים זהים, פיזור ענן האלקטרונים הוא סימטרי, ואין במולקולה דו קוטב קבוע. 2. אם האטומים שקשורים לאטום או אטומים המרכזיים שונים זה מזה, ולכן שונים גם באלקטרושליליות שלהם, פיזור ענן האלקטרונים לא סימטרי, ובמולקולה יש דו קוטב קבוע. במולקולה קווית דו אטומית, יש דו קוטב קבוע, אם האטומים שונים באלקטרושליליות שלהם. דוגמאות שם הצורה קווי מולקולה לא קוטבית מולקולה קוטבית C N =C= C B משולש מישורי C C טטרהאדר Ṅ. פירמידה משולשת אין זוויתי מישורי אין מיקוד קיץ 2011 כימיה 21

14 נוסחת מבנה מקוצרת בנוסחת מבנה מקוצרת לא מציינים את אטומי הפחמן ואת אטומי המימן שקשורים אליהם. מניחים שבסוף כל קשר קוולנטי יש אטום פחמן, ומשלימים את מספר המימנים כך שלכל אטום פחמן יהיו סביבו ארבעה קשרים קוולנטיים. דוגמאות החומר נוסחת מבנה מקוצרת נוסחת מבנה נוסחה מולקולרית C 3 6 C אצטון 1. C C C C C C.2 גליצרול C הקסאן C C C C C C C C C C בנזן C C C 22 העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.

15 כוחות בינמולקולריים א. קשרי ונדרולס בין המולקולות ישנם כוחות ונדרולס, כוחות הנובעים מדו קוטב רגעי ובחלק מהחומרים גם קבוע, שנוצר במולקולות, וגורם לכוחות משיכה בין מטען חלקי חיובי + δ לבין מטען חלקי חיובי δ בין מולקולות שכנות. חוזק קשרי הוונדרולס תלוי בעיקר בשלושה גורמים 1. גודל ענן האלקטרונים של המולקולה ככל שיש במולקולה יותר אלקטרונים, נוצר דו קוטב רגעי ממושך יותר וחזק יותר, וקשרי הוונדרולס בין המולקולות חזקים יותר, ולכן טמפרטורות ההיתוך והרתיחה גבוהות יותר.?Br 2 נמקו. Cl 2 או שאלה לאיזה מבין החומרים הבאים יש טמפרטורת גבוהה יותר. Br 2 שניהם חומרים מולקולאריים, בנויים ממולקולות סימטריות ולא < Cl 2 פתרון קוטביות, שבתהליך הרתיחה שלהם ניתקים קשרי ונדרולס. ענן האלקטרונים במולקולה של Br 2 יש Cl 2 יש = אלקטרונים ובמולקולה של Cl 2 )במולקולה של Br 2 גדול יותר מזה של Br 2 נוצר דו קוטב רגעי ארוך וממושך יותר, ולכן קשרי = אלקטרונים(, ולכן במולקולות Br 2 גבוהה יותר. Br 2 חזקים יותר, וטמפרטורת הרתיחה של הוונדרולס בין מולקולות 2. קוטביות המולקולה אם נוסף על דו הקוטב הרגעי, יש במולקולה גם דו קוטב קבוע, כוחות הוונדרולס בין המולקולות חזקים יותר וטמפרטורת הרתיחה גבוהה יותר.? 2 נמקו. שאלה לאיזה מבין החומרים יש טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר Cl או פתרון.Cl > 2 שניהם חומרים מולקולאריים שבתהליך הרתיחה שלהם ניתקים קשרי ונדרולס. ענן האלקטרונים של המולקולות בשני החומרים דומה 18 אלקטרונים, אך 2 אין דו קוטב קבוע, ולכן במולקולות של Cl יש גם דו קוטב קבוע, ואילו במולקולה כוחות ונדרולס בין המולקולות של Cl חזקים יותר, וטמפרטורת הרתיחה של Cl גבוהה. 2 יותר מזו של.N 2 טיפים למולקולות של יסודות אין דו קוטב קבוע. דוגמה C 8 18 לתרכובות של פחמן ומימן בלבד אין דו קוטב קבוע. דוגמה C 2 5 C 2 5 לתרכובות פחמן, מימן וחמצן תמיד יש דו קוטב קבוע. דוגמה 3. שטח המגע בין המולקולות ככל שהמולקולה ארוכה יותר, שטח המגע בין המולקולות גדול יותר, ואז קשרי הוונדרולס בין המולקולות רבים יותר ולכן חזקים יותר, וטמפרטורת הרתיחה גבוהה יותר. מיקוד קיץ 2011 כימיה 23

16 טיפ גזים אצילים בנויים מאטומים בודדים במצב הגזי, ולכן שטח המגע ביניהם מינימלי, קשרי הוונדרולס חלשים יחסית, וטמפרטורות הרתיחה נמוכות יחסית.?Ar או 2 שאלה לאיזה מבין החומרים הבאים יש טמפרטורת רתיחה גבוהה יותר, נמקו.. 2 שניהם חומרים מולקולאריים, שבתהליך הרתיחה שלהם ניתקים קשרי פתרון > Ar ונדרולס. ענן האלקטרונים של החלקיקים בשני החומרים דומה 18 אלקטרונים, אולם בין 2 יש יותר שטח מגע מאשר בין האטומים של הגז האציל,Ar ולכן קשרי המולקולות של, 2 וטמפרטורת הרתיחה של הוונדרולס על בסיס דו קוטב רגעי חזקים יותר בין מולקולות 2 גבוהה יותר. קשרי מימן בחומרים מולקולאריים שבהם יש אטום מימן,, הקשור בקשר קוולנטי לאחד מהאטומים המאוד אלקטרו שליליים,,, S הקשר הזה מאוד קוטבי וכתוצאה מכך אטום המימן הנ"ל נותר חשוף מאלקטרונים, ומהווה מוקד ליצירת קשרי מימן. זוגות אלקטרונים לא קושרים באטומי,,N גם הם מהווים מוקדים ליצירת קשרי מימן. נוצרים קשרי מימן בין אטום המימן, החשוף מאלקטרונים במולקולה אחת, לבין זוג אלקטרונים לא קושרים באטום,,N הקשורים לאטום בקשר קוולנטי במולקולה אחרת. חשוב לציין כי תנאי הכרחי להיווצרות קשר מימני יהיה שתיווצר זווית של 180, 0 כלומר יהיה קו ישר שיחבר את שלושת האטומים המעורבים בהיווצרות הקשר המימני. דוגמה 1 קשרי מימן בין מולקולות מים העתקה ו/או צילום מספר זה הם מעשה לא חינוכי, המהווה עברה פלילית.