Μάθημα 22 ο Θεωρία Δεσμού Σθένους- Υβριδισμός
Linus Pauling Έγραψε τη μονογραφία : Nature of the chemical bond Τιμήθηκε για το έργο του με το βραβείο Nobel το 1954 Εισήγαγε την ιδέα του υβριδισμού
Υβριδισμένα Τροχιακά και VSEPR Γραφή της πιθανότερης δομής Lewis. Χρήση της VSEPR για την πρόβλεψη της διευθέτησης (γεωμετρίας) στο χώρο, των ηλεκτρονίων. Επιλογή του κατάλληλου είδους του υβριδισμού. Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 3
Πολλαπλοί Ομοιοπολικοί Δεσμοί Το αιθυλένιο έχει διπλό δεσμό στη δομή Lewis. Σύμφωνα με την VSEPR το άτομο του C επίπεδη τριγωνική γεωμετρία. Υβριδισμός Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 4
Είδη ομοιοπολικών δεσμών Δύο διαφορετικοί τρόποι επικάλυψης των ατομικών τροχιακών Δεσμοί σ & π
Αιθυλένιο Σύνολο τροχιακών σ δεσμοί Επικάλυψη p ατομικών τροχιακών: σχηματισμός π δεσμού Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 6
Ακετυλένιο Το ακετυλένιο, C 2 H 2, έχει τριπλό δεσμό. Σύμφωνα με την VSEPR στο άτομο του C γραμμική γεωμετρία. Σχηματισμός δεσμών σ Σχηματισμός δεσμών π Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 7
Γράψτε τη δομή Lewis για το; C 3 H 4 Σκελετός από άτομα άνθρακα Κανόνας οκτάδας για το κεντρικό και τα άλλα ανθρακοάτομα. Πιθανές δομές H.. H:C:C:::C:H.. H H.. H.. C::C::C.... H H
Αλλένιο, H 2 C=C=CH 2 Ποιος ο υβριδισμός; Τα νέφη των δύο p δεσμών έχουν προσανατολισμό προς άλληλα Κάθετο (ορθογώνιο). Τα επίπεδα στα οποία βρίσκονται τα άτομα υδρογόνου σχηματίζουν γωνία 90 o. Αυτό οφείλεται στον αρχικό προσανατολισμό των p ατομικών τροχιακών στο κεντρικό άτομο. Spartan 0
Θεωρία Μοριακών Τροχιακών(ΜΤ) Τα ατομικά τροχιακά είναι στα άτομα. Τα μοριακά τροχιακά περιλαμβάνουν δύο ή και περισσότερα άτομα. LCAO Linear Combination of Atomic Orbitals. Γραμμικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών Ψ 1 = φ 1 + φ 2 Ψ 2 = φ 1 - φ 2 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 10
Συνδυασμός Ατομικών Τροχιακών (Γραμμικός) Πρόσθεση Αφαίρεση Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 11
Μοριακά Τροχιακά στο άτομο του Η Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 12
Βασικές Αρχές για τα MΤ Αριθμός MΤ = Αριθμός AΤ. Δεσμικά και Αντιδεσμικά ΜΤ σχηματίζονται από τα ΑΤ. e - συμπληρώνουν πρώτα τα χαμηλότερης ενέργειας ΜΤ. Η απαγορευτική αρχή του Pauli ισχύει και στα ΜΤ Ο κανόνας του Hund ισχύει και στα ΜΤ Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 13
Τάξη Δεσμού Τα σταθερά μόρια ή ιόντα έχουν περισσότερα ηλεκτρόνια σε δεσμικά απ ότι σε αντιδεσμικά ΜΤ στο σύνολό τους. Τάξη Δεσμού = Αρ. e- σε δεσμικά ΜΤ - Αρ. e- σε αντιδεσμικά MΤ 2 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 14
Διατομικά μόρια της πρώτης περιόδου ΤΔ = (e - δεσμ - e - αντιδεσμ )/2 ΤΔ = (1-0)/2 = ½ H 2 + ΤΔ = (2-0)/2 = 1 H 2 ΤΔ = (2-1)/2 = ½ He 2 + ΤΔ = (2-2)/2 = 0 He 2 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 15
ΜΤ στοιχείων της 2ας Περιόδου Τα στοιχεία της πρώτης περιόδου χρησιμοποιούν 1s τροχιακά. Τα στοιχεία της δεύτερης περιόδου χρησιμοποιούν 2s και 2p τροχιακά. Τα p τροχιακά επικαλύπτονται: Μετωπική επικάλυψη Σίγμα δεσμοί (σ). Πλευρική επικάλυψη Πί δεσμοί (π). Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 16
ΜΤ της δεύτερης περιόδου Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 17
Συνδυασμός p τροχιακών Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 18
Διάγραμμα MΤ για το C 2 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 19
Διάγραμμα MΤ για τα στοιχεία της 2ης περιόδου μετά το Ν Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 20
Διάγραμμα ΜΤτων διατομικών μορίων της 2 ης περιόδου σ * π * σ π σ * σ σ * π * π σ σ * σ ΤΔ Μαγνητικές ιδιότητες Διαμαγνητικό παραμαγνητικό Διαμαγνητικ ό Διαμαγνητικ ό ΤΔ Μαγνητικέ ς ιδιότητες παραμαγνητικό Διαμαγνητικ ό Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 21
Ετεροπυρηνικά μόρια Το διάγραμμα των ΜΤ για το μόριο του NO. Υποθέτουμε ότι η σειρά των τροχιακών είναι η αυτή με του N 2. Η τάξη δεσμού είναι 2.5. 22
Το διάγραμμα ΜΤ για τα ιόντα NO + και CN - ΤΔ = 3 23
ΜΤ για ετεροπυρηνικά άτομα Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 24
Μη εντοπισμένα τροχιακά Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 25
Βενζόλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 26
Βενζόλιο Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 27
Όζον Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 28
Η περίπτωση του διβορανίου, Β 2 Η 6 Σύμφωνα με τα πειραματικά δεδομένα, το μόριο αποτελείται από δύο ομάδες BH 2 που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο (όπως το αιθυλένιο) με δύο ακόμα άτομα H στον ενδιάμεσο χώρο, πάνω και κάτω από το επίπεδο. H δομή αυτή είναι σύμφωνη με την υπόθεση ότι τα άτομα B είναι υβριδισμένα με sp 3 υβριδισμό και συγκρατούνται από δύο άτομα H Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 29
Tα 4 1s τροχιακά των ατόμων H επικαλύπτονται με τα sp 3 υβριδισμένα τροχιακά και βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Δύο ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν κάθε τροχιακό, άρα 8 από τα 12 βρίσκονται στους σ δεσμούς B-H. Tα άλλα δύο υβριδικά τροχιακά που υπολείπονται σε κάθε άτομο B, επικαλύπτονται με τα τροχιακά των 2 ατόμων H που βρίσκονται μεταξύ των δύο ατόμων B. Aποτέλεσμα της επικαλύψεως αυτής, είναι ο σχηματισμός μη έντοπισμένων MT που απλώνονται πάνω από τα άτομα B, H, B οπότε ενώνονται οι δύο μονάδες BH 2. Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 30
Το μόριο του διβορανίου Δεσμός τριών κέντρων Γενική και Ανόργανη Χημεία 2016-17 31
Δεσμοί πολλών κέντρων Σχηματίζονται όταν δεν υπάρχουν αρκετά ηλεκτρόνια για το σχηματισμό δεσμών με δύο ηλεκτρόνια μεταξύ όλων των γειτονικών ατόμων. AlCl 3 Al(CH 3 ) 3 Β 2 Η 6 Al2Cl6 Al2(CH3)6 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2015-16 32
Συμπεράσματα από τη θεωρία των ΜΤ 1. αυξανομένης της τάξης δεσμού, αυξάνεται η ενέργεια δεσμού και μειώνεται το μήκος του. 2. Η τάξη δεσμού, δεν συνδέεται απόλυτα με συγκεκριμένη ενέργεια δεσμού. 3. Το N 2 έχει τριπλό δεσμό και συνεπώς υψηλή ενέργεια δεσμού. 4. Το μόριο του O 2 είναι παραμαγνητικό. Προβλέπεται από τη θεωρία ΜΤ, αλλά όχι από τη θεωρία Lewis σύμφωνα με την οποία είναι διαμαγνητικό. 33
Το O 2 είναι παραμαγνητικό! Όταν υγρό οξυγόνο περάσει από τους πόλους ισχυρού μαγνήτη, παραμένει εκεί μέχρι την εξάτμισή του. Η έλξη του Ο από το μαγνητικό πεδίο αναδεικνύει στον παραμαγνητισμό του μορίου του O 2. 34