ΛΥΣΕΙΣ 1. Χαρακτηρίστε τα παρακάτω στοιχεία ως διαµαγνητικά ή παραµαγνητικά: 38 Sr, 13 Al, 32 Ge. Η ηλεκτρονική δοµή του 38 Sr είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 Η ηλεκτρονική δοµή του 13 Al είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Η ηλεκτρονική δοµή του 32Ge είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2
ΛΥΣΕΙΣ 1. Σε ποια περίοδο και σε ποια οµάδα του περιοδικού πίνακα ανήκουν τα στοιχεία: 28 Ni, 20 Ca, 14 Si. Η ηλεκτρονική δοµή του 28 Ni είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 n max = 4 άρα ανήκει στη 4η περίοδο. Τα τελευταία ηλεκτρόνια που τοποθετήθηκαν ήταν στη 3d υποστιβάδα άρα ανήκει στον d τοµέα. Επειδή τοποθετήθηκαν 8 ηλεκτρόνια στη d υποστιβάδα ανήκει στη 10η οµάδα. Η ηλεκτρονική δοµή του 20 Ca είναι: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 n max = 4 άρα ανήκει στη 4η περίοδο. Τα τελευταία ηλεκτρόνια που τοποθετήθηκαν ήταν στη 4s υποστιβάδα άρα ανήκει στον s τοµέα. Επειδή τοποθετήθηκαν 2 ηλεκτρόνια στη s υποστιβάδα ανήκει στη 2η οµάδα.
ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ
ΤΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Πως µεταβάλλεται το µέγεθος των ατόµων σε µια οµάδα ή περίοδο του Περιοδικού Πίνακα;
ΙΟΝΤΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ Πως ορίζονται; Θεωρούµε τα ιόντα ενός κρυστάλλου σαν σκληρές σφαίρες, οπότε οι ακτίνες των ιόντων θα είναι οι ακτίνες των σφαιρών. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τις ιοντικές ακτίνες; Ο ατοµικός αοµ αριθµός και το φορτίο ο των ιόντων Η κρυσταλλική δοµή
ΙΟΝΤΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιοντικές ακτίνες Ο ατοµικός αριθµός και το φορτίο των ιόντων Η ιοντική ακτίνα αυξάνει ανάλογα µε την ατοµική ακτίνα (2η οµάδα) : Be 2+ < Mg 2+ < Ca 2+ < Sr 2+ < Ba 2+ Στα ισοηλεκτρονικά ιόντα η ιοντική ακτίνα ελαττώνεται καθώς ο Ζ µεγαλώνει, διότι αυξάνει το πυρηνικό φορτίο και ο ηλεκτρονικός φλοιός έλκεται ισχυρότερα 8O 2- > 9 F - > 11 Na + > 12 Mg 2+ > 13 Al 3+ ( έχουν όλα 10 ηλεκτρόνια)
ΙΟΝΤΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΕΣ Παράγοντες που επηρεάζουν τις ιοντικές ακτίνες Ο ατοµικός αριθµός και το φορτίο των ιόντων Για µέταλλα που σχηµατίζουν περισσότερα του ενός κατιόντα οι ιοντικές ακτίνες ελαττώνονται καθώς το φορτίο µεγαλώνει Fe 2+ :[Ar]3d 6, Fe 3+ :[Ar]3d 5 Μεγαλύτερη άπωση µεταξύ των 6 ηλεκτρονίων σθένους του Fe 2+ Fe 2+ > Fe 3+ Τα κατιόντα έχουν µικρότερη ακτίνα από τα άτοµα ενώ τα ανιόντα µεγαλύτερη A x+ < A, B x- > B
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Τι είναι η ενέργεια ιονισµού µ (Ι); Μ (g) M + (g) + e, Η 1 =ΙΙ 1 (ενέργεια έ 1 ου ιονισµού) Μ + (g) M 2+ (g) + e, Η 2 =Ι 2 (ενέργεια 2 ου ιονισµού) M 2+ (g) M 3+ (g) +e, Η 3 =Ι 3 (ενέργεια 3 ου ιονισµού) Ι 1 <Ι 2 <Ι 3
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Ποια ηλεκτρόνια αποµακρύνονται κατά τους ιονισµούς των στοιχείων; Αποµακρύνονται εκείνα τα ηλεκτρόνια που χρειάζονται τη λιγότερη ενέργεια για να αποσπασθούν, δηλαδή τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στιβάδας. Ca (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ) Ca 2+ (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ) Fe (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ) Fe 2+ (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 )
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Πως µεταβάλλεται η ενέργεια ιονισµού σε µια οµάδα ή περίοδο του Περιοδικού Πίνακα; Όσο µεγαλύτερο είναι το µέγεθος του ατόµου τόσο ευκολότερα αποσπώνται ηλεκτρόνια από την εξωτερική στιβάδα. Εποµένως η ενέργεια ιονισµού µεταβάλλεται Εποµένως η ενέργεια ιονισµού µεταβάλλεται αντίστροφα από το µέγεθος (ατοµική ακτίνα)
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Πως µεταβάλλεται η ενέργεια ιονισµού; Αντίθετα από την ατοµική ακτίνα 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ΟΜΑ Α ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ΟΜΑ Α ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 He 1 ΠΕΡΙΟ ΟΣ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 He Η 1 ΠΕΡΙΟ ΟΣ 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 30 Zn 29 Cu 28 Ni 27 Co 26 Fe 25 Mn 24 Cr 23 V 22 Ti 21 Sc 20 Ca 19 K 4 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3 Ne F O N C B Be Li 2 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 30 Zn 29 Cu 28 Ni 27 Co 26 Fe 25 Mn 24 Cr 23 V 22 Ti 21 Sc 20 Ca 19 K 4 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3 Ne F O N C B Be Li 2 111 110 109 108 107 106 105 104 103 88 87 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 80 Hg 79 Au 78 Pt 77 Ir 76 Os 75 Re 74 W 73 Ta 72 Hf 71 Lu 56 Ba 55 Cs 6 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 48 Cd 47 Ag 46 Pd 45 Rh 44 Ru 43 Tc 42 Mo 41 Nb 40 Zr 39 Y 38 Sr 37 Rb 5 111 110 109 108 107 106 105 104 103 88 87 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 80 Hg 79 Au 78 Pt 77 Ir 76 Os 75 Re 74 W 73 Ta 72 Hf 71 Lu 56 Ba 55 Cs 6 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 48 Cd 47 Ag 46 Pd 45 Rh 44 Ru 43 Tc 42 Mo 41 Nb 40 Zr 39 Y 38 Sr 37 Rb 5 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 111 Rg 110 Ds 109 Mt 108 Hs 107 Bh 106 Sg 105 Db 104 Rf 103 Lr 88 Ra 87 Fr 7 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 111 Rg 110 Ds 109 Mt 108 Hs 107 Bh 106 Sg 105 Db 104 Rf 103 Lr 88 Ra 87 Fr 7 102 No 101 Md 100 Fm 99 Es 98 Cf 97 Bk 96 Cm 95 Am 94 Pu 93 Np 92 U 91 Pa 90 Th 89 Ac ΑΚΤΙΝΙ ΕΣ Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 102 No 101 Md 100 Fm 99 Es 98 Cf 97 Bk 96 Cm 95 Am 94 Pu 93 Np 92 U 91 Pa 90 Th 89 Ac ΑΚΤΙΝΙ ΕΣ Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΥΓΓΕΝΕΙΑ Τι είναι ηλεκτρονική συγγένεια; Είναι η ενέργεια που απαλευθερώνεται όταν στο άτοµο προστεθεί ένα ηλεκτρόνιο X (g) + e X - (g) Η<0 X - (g) X (g) + e Η>0 Θεωρητικά η ηλεκτρονική συγγένεια είναι ίση και αντίθετη µε την ενέργεια ιονισµού Μεταβάλλεται όπως και η ενέργεια ιονισµού Στα στοιχεία που η προσθήκη ενός e είναι εξώθερµη έχουν θετική ηλεκτρονική συγγένεια. ΑΠΟΚΛΙΣΕΙΣ Το F έχει µικρότερη ηλεκτρονική συγγένεια από το Cl, αφού λόγω µικρού µεγέθους η άπωση του πυρήνα είναι πολύ µεγαλύτερη.
ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Τι είναι ηλεκτραρνητικότητα; Είναι η τάση των στοιχείων να αποκτούν αρνητικό φορτίο. εν είναι ένα σταθερό µέγεθος, διότι η τιµή της δεν εξαρτάται µόνον από τη δοµή του ατόµου αλλά και από τον αριθµό και τη φύση των ατόµων που είναι ενωµένα µε το στοιχείο. ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ Η λ ό Ρ ί δ ή ώ PF Η ηλεκτραρνητικότητα του Ρ είναι διαφορετική στις ενώσεις PF 5 και PCl 3
ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Πως υπολογίζεται; Με τις µεθόδους Pauling, Allred-Roshow και Mulliken. Υπολογισµός κατά Mulliken Χ=1/2(Ι+Α) Χ= ηλεκτραρνητικότητα Ι= ενέργεια ιονισµού Α= ηλεκτρονική συγγένεια Μας ενδιαφέρουν οι διαφορές της ηλεκτραρνητικότητας.
ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Που χρησιµεύει η γνώση της ηλεκτραρνητικότητας; Στην πρόβλεψη: 1. Της δραστικότητας ενός στοιχείου 2. του τύπου του δεσµού 3. Της πολικότητας ενός οµοιοπολικού δεσµού
ΗΛΕΚΤΡΑΡΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Πως µεταβάλλεται; 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ΟΜΑ Α ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ΟΜΑ Α ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 He 1 ΠΕΡΙΟ ΟΣ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 He 1 ΠΕΡΙΟ ΟΣ 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 30 Zn 29 Cu 28 Ni 27 Co 26 Fe 25 Mn 24 Cr 23 V 22 Ti 21 Sc 20 Ca 19 K 4 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3 Ne F O N C B Be Li 2 36 Kr 35 Br 34 Se 33 As 32 Ge 31 Ga 30 Zn 29 Cu 28 Ni 27 Co 26 Fe 25 Mn 24 Cr 23 V 22 Ti 21 Sc 20 Ca 19 K 4 18 Ar 17 Cl 16 S 15 P 14 Si 13 Al 12 Mg 11 Na 3 Ne F O N C B Be Li 2 111 110 109 108 107 106 105 104 103 88 87 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 80 Hg 79 Au 78 Pt 77 Ir 76 Os 75 Re 74 W 73 Ta 72 Hf 71 Lu 56 Ba 55 Cs 6 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 48 Cd 47 Ag 46 Pd 45 Rh 44 Ru 43 Tc 42 Mo 41 Nb 40 Zr 39 Y 38 Sr 37 Rb 5 111 110 109 108 107 106 105 104 103 88 87 86 Rn 85 At 84 Po 83 Bi 82 Pb 81 Tl 80 Hg 79 Au 78 Pt 77 Ir 76 Os 75 Re 74 W 73 Ta 72 Hf 71 Lu 56 Ba 55 Cs 6 54 Xe 53 I 52 Te 51 Sb 50 Sn 49 In 48 Cd 47 Ag 46 Pd 45 Rh 44 Ru 43 Tc 42 Mo 41 Nb 40 Zr 39 Y 38 Sr 37 Rb 5 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 111 Rg 110 Ds 109 Mt 108 Hs 107 Bh 106 Sg 105 Db 104 Rf 103 Lr 88 Ra 87 Fr 7 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 111 Rg 110 Ds 109 Mt 108 Hs 107 Bh 106 Sg 105 Db 104 Rf 103 Lr 88 Ra 87 Fr 7 102 No 101 Md 100 Fm 99 Es 98 Cf 97 Bk 96 Cm 95 Am 94 Pu 93 Np 92 U 91 Pa 90 Th 89 Ac ΑΚΤΙΝΙ ΕΣ Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ 102 No 101 Md 100 Fm 99 Es 98 Cf 97 Bk 96 Cm 95 Am 94 Pu 93 Np 92 U 91 Pa 90 Th 89 Ac ΑΚΤΙΝΙ ΕΣ Yb Tm Er Ho Dy Tb Gd Eu Sm Pm Nd Pr Ce La ΛΑΝΘΑΝΙ ΕΣ
ΑΣΚΗΣΗ Να καταταγούν τα παρακάτω άτοµα κατά σειρά αυξανόµενου µεγέθους και κατά σειρά αυξανόµενης ηλεκτραρνητικότητας: 7 Ν, 5 Β και 9 F Οι ηλεκτρονικές δοµές των ατόµων είναι 7Ν : 1s 2 2s 2 2p 3 Εποµένως ανήκει στη 2η περίοδο και 15η οµάδα 5Β: 1s 2 2s 2 2p 1 Εποµένως ανήκει στη 2η περίοδο και 13η οµάδα 9F: 1s 2 2s 2 2p 5 Εποµένως ανήκει στη 2η περίοδο και 17η οµάδα Άρα τα άτοµα ανήκουν στην ίδια περίοδο. Σε µια περίοδο το µέγεθος αυξάνει από τα δεξιά προς τα αριστερά ενώ η ηλεκτραρνητικότητα αντίθετα. Συνεπώς η ταξινόµηση είναι Μέγεθος: F, N, B Ηλεκτραρνητικότητα: B,N,F
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Να βρεθεί ο ατοµικός αριθµός του στοιχείου το οποίο έχει παρόµοιες χηµικές ιδιότητες µε το 17 Cl αλλά έχει µεγαλύτερη ενέργεια 1 ου ιοντισµού από αυτό. 2. Να καταταγούν τα παρακάτω άτοµα και ιόντα κατά σειρά αυξανόµενου µεγέθους. 11 Νa +, 8 O 2-, 9 F -, 10 Ne και 12 Mg 2+. 3. Να καταταγούν τα παρακάτω άτοµα κατά σειρά αυξανόµενης ηλεκτραρνητικότητας. 20 Ca, 16 S, 34 Se. Ποια από τα άτοµα αυτά έλκονται ισχυρά από ένα µαγνητικό πεδίο και γιατί; 4. Ποιο από τα παρακάτω άτοµα έχει το µεγαλύτερο µέγεθος; Το άτοµο του 26 Fe ήτου 24 Cr;
ΧΗΜΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ Ι: Ο ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΙΑ ΠΡΩΤΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΕΣΜΟΥ
Είδη εσµών Ιοντικός εσµός (Ionic bond), που σχηµατίζεται πάντα µεταξύ ηλεκτροθετικών και ηλεκτραρνητικών στοιχείων και περιλαµβάνει την πλήρη µεταφορά ενός ή περισσοτέρων ηλεκτρονίων από το ηλεκτροθετικό στο ηλεκτραρνητικό άτοµο Οµοιοπολικός ή οµοσθενής εσµός (Covalent bond), που σχηµατίζεται πάντα µεταξύ οµοσθενών στοιχείων µε αµοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων µεταξύ των ατόµων και δηµιουργία κοινών ηλεκτρονικών ζευγών Μεταλλικός δεσµός (Metallic bond), που σχηµατίζεται πάντα µεταξύ µετάλλων και στον οποίο τα ηλεκτρόνια σθένους κινούνται ελεύθερα στο χώρο ανάµεσα στα θετικά ιόντα των στοιχείων
ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ Na (1s 2 2s 2 2p 6 3s) Na + (1s 2 2s 2 2p 6 ) + e e+ Cl (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ) Cl - (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ) NaCl
ΙΟΝΤΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ Είναι η ενέργεια που αποδίδεται, όταν τα ιόντα φέρνονται από άπειρη απόσταση στην απόσταση που έχουν στο κρυσταλλικό πλέγµα, δηλαδή είναι η εκλυόµενη ενέργεια κατά την αντίδραση M + (g) + X - (g) MX (s) Απαρτίζεται από: Την ενέργεια Coulomb (λόγω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης των ιόντων) Την ενέργεια απώσεων (λόγω αλληλοεισχώρησης των ηλεκτρονικών στιβάδων γειτονικών ιόντων) Την ενέργεια van der Waals Την ενέργεια µηδενικού σηµείου (λόγω της ενέργειας δόνησης των ιόντων)
ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ ΘΕΩΡΙΑ Lewis Ένας οµοιοπολικός ή οµοσθενής δεσµός σχηµατίζεται µεταξύ δύο ατόµων, όταν τα άτοµα αυτά µοιράζονται από κοινού ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Κατά τη δηµιουργία του οµοιοπολικού ή οµοσθενούς δεσµού η εξωτερική στιβάδα καθενός από τα συνδεόµενα άτοµα αποκτά δοµή ευγενούς αερίου.
ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ οµές Lewis Για ένα χηµικό στοιχείο F Για µια χηµική ένωση H F ή H F
ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ Πως σχεδιάζουµε τη δοµή κατά Lewis µιας ένωσης; 1. Βρίσκουµε τις ηλεκτρονικές δοµές. 7N: 1s 2 2s 2 2p 3, 9 F: 1s 2 2s 2 2p 5 Έστω η ένωση ΝF 3 2. Βρίσκουµε το συνολικό αριθµό των εξωτερικών ηλεκτρονίων της ένωσης. 1Χ5 (Ν) + 3Χ7(F) = 26 3. Κάποιο από τα άτοµα είναι κεντρικό άτοµο. Κεντρικό είναι εκείνο το άτοµο µε τον µικρότερο δείκτη. Αν υπάρχουν δύο ή περισσότερα τέτοια άτοµα, κεντρικό είναι το λιγότερο ηλεκτραρνητικό. Στο παράδειγµα κεντρικό είναι το Ν.
ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ Πως σχεδιάζουµε δάζ τη δοµή κατά Lewis µιας ένωσης; 4. Συνδέουµε µ τα άτοµα µ µεταξύ ξ τους και τοποθετούµε µ το σύνολο των εξωτερικών ηλεκτρονίων έτσι ώστε κάθε άτοµο να έχει δοµή ευγενούς αερίου. F N F F N F F ή F
ΕΞΑΙΡΕΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΟΝ ΚΑΝΟΝΑ ΤΗΣ ΟΚΤΑ ΑΣ Τα άτοµα Η και Ηe Τα στοιχεία µεταπτώσεως που βρίσκονται στην 3η,4η,5η,6η και 7η περίοδο του περιοδικού πίνακα µπορούν να έχουν περισσότερα από οκτώ ηλεκτρόνια σθένους λόγω των άδειων d ατοµικών τροχιακών Τα άτοµα όπως το βόριο (Β) και το βηρύλλιο (Be) που έχουν λιγότερα από τέσσερα ηλεκτρόνια στη στοιβάδα σθένους τους ακόµα µ και αν χρησιµοποιήσουν όλα τα ηλεκτρόνια τους δεν είναι δυνατό να ικανοποιήσουν τον κανόνα της οκτάδας Ο κανόνας της οκτάδας δεν ισχύει στα µόρια που έχουν περιττό συνολικό αριθµό ηλεκτρονίων σθένους (πχ ΝΟ, ΝΟ 2 ) F Be F N O
ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ή ΜΕΣΟΜΕΡΕΙΑ S S O O O O οµές συντονισµού O S O
ΠΟΛΩΜΕΝΟΙ ΑΠΟΛΟΙ ΕΣΜΟΙ δ+ δ- Η Η Η Cl Οµοιοπολικός ή οµοσθενής µη πολικός δεσµός Οµοιοπολικός ή οµοσθενής πολικός δεσµόςµ ιπολική ροπή µ=δr
Η ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΖΕΥΓΩΝ ΤΗΣ ΣΤΙΒΑ ΑΣ ΣΘΕΝΟΥΣ (Valence- Shell Electron- Pair Repulsion VSEPR) Βασικές Αρχές Η γεωµετρική δοµή των µορίων ί καθορίζεται αποκλειστικά από την απώθηση των ηλεκτρονικών ζευγών της στοιβάδας σθένους του κεντρικού ατόµου του µορίου Οι τριπλοί δεσµοί προκαλούν µεγαλύτερη απώθηση από τους διπλούς δεσµούς και οι διπλοί από τους απλούς δεσµούς
Η ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΖΕΥΓΩΝ ΤΗΣ ΣΤΙΒΑ ΑΣ ΣΘΕΝΟΥΣ (Valence- Shell Electron- Pair Repulsion VSEPR) Βασικές Αρχές Τα ασύζευκτα ζεύγη ηλεκτρονίων καταλαµβάνουν περισσότερο χώρο γύρω από το κεντρικό άτοµο σε σχέση µε τα δεσµικά ζεύγη ηλεκτρονίων επειδή έλκονται µόνο από τον ένα πυρήνα ενώ τα δεσµικά µοιράζονται ανάµεσα σε δύο πυρήνες. Συνεπώς, το µέγεθος της απώθησης των ζευγών ακολουθεί τη σειρά: 2 ασύζευκτα ζεύγη > 1 ασύζευκτο και 1 δεσµικό ζεύγος > 2 δεσµικά ζεύγη ηλεκτρονίων. Η παρουσία των ασύζευκτων ζευγών στο κεντρικό άτοµο προκαλεί ελαφρά παραµόρφωση της γεωµετρικής δοµής του µορίου (distortion) αλλάζοντας τις γωνίες ανάµεσα στους άξονες των δεσµών σε σχέση µε την ιδανική γεωµετρική δοµή Ιδανική γωνία 109,28 ο Ιδανική γωνία 109,28 ο
Η ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΑΠΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΖΕΥΓΩΝ ΤΗΣ ΣΤΙΒΑ ΑΣ ΣΘΕΝΟΥΣ (Valence- Shell Electron- Pair Repulsion VSEPR) Βασικές Αρχές 107,48 0 102,300, Υπό την επίδραση ισχυρά ηλεκτραρνητικών υποκαταστατών τα δεσµικά ηλεκτρονικά ζεύγη συστέλλονται και διεκδικούν λιγότερο χώρο, µε αποτέλεσµα τα υπόλοιπα δεσµικά και ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων να µπορούν να απλωθούν περισσότερο. Έτσι οι γωνίες δεσµών µικραίνουν όσο αυξάνει η ηλεκτραρνητικότητα των υποκαταστατών.
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR υνατότητες διευθέτησης n σηµείων (ηλεκτρονικών ζευγών) πάνω στην επιφάνεια µιας σφαίρας (κεντρικό άτοµο), έτσι ώστε οι µεταξύ τους αποστάσεις να είναι οι µεγαλύτερες δυνατές.
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΟΙ ιδανικές γεωµετρίες για τα µόρια του τύπου ΑΧ η E m, Α= κεντρικό άτοµο, Χ=υποκαταστάτης, η= ο αριθµός των υποκαταστατών, Ε= ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων του κεντρικού ατόµου (ψευδοϋποκαταστάτες), m= ο αριθµός των ελευθέρων ζευγών ηλεκτρονίων Σύνολο Γεωµετρία µορίου υποκαταστατών και ψευδοϋποκαταστατών 2 Γραµµικό Ο πολλαπλός δεσµός αντιµετωπίζεται ως απλός. 3 Τριγωνικό 4 Τετραεδρικό 5 Τριγωνικό διπυραµιδικό 6 Οκταεδρικό
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΚΑΝΟΝΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΥΡΕΣΗ ΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ Βρίσκουµε τον ηλεκτρονικό τύπο κατά Lewis Μετράµε τα δεσµικά και τα ελεύθερα ζεύγη ηλεκτρονίων του κεντρικού ατόµου (κάθε ελεύθερο ζεύγος αντιστοιχεί σε έναν υποκαταστάτη) Με βάση τον πίνακα, βρίσκουµε τη γεωµετρία Όταν υπάρχουν ελεύθερα ζεύγη, οι γωνίες των δεσµών µικραίνουν Τα ελεύθερα ζεύγη προτιµούν να καταλαµβάνουν τις πιο ευρύχωρες θέσεις γύρω από το κεντρικό άτοµο Αν όλες οι θέσεις είναι ισοδύναµες, τα ελεύθερα ζεύγη θα είναι trans µεταξύ τους Οι πολλαπλοί δεσµοί καταλαµβάνουν µικρότερο χώρο από τους απλούς. Ηλεκτραρνητικοί υποκαταστάτες καταλαµβάνουν µικρότερο χώρο
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ 1. BeCl 2 Cl Be Cl Γεωµετρία: ΓΡΑΜΜΙΚΗ 2. SF 6 F F S F F Γεωµετρία: ΟΚΤΑΕ ΡΟ F F
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ 3. NO 2 - N O N O O O Γεωµετρία ηλεκτρονικών ζευγών (Συνολική γεωµετρία): ΤΡΙΓΩΝΙΚΗ Μοριακή γεωµετρία (Πραγµατική γεωµετρία): ΓΩΝΙΑΚΗ
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ 4. PCl 3 F 2 Γεωµετρία: ΤΡΙΓΩΝΙΚΗ ΙΠΥΡΑΜΙ Α
ΘΕΩΡΙΑ VSEPR ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ 4. H 2 CO Γεωµετρία: ΤΡΙΓΩΝΙΚΗ
ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΜΗΚΗ ΕΣΜΩΝ Τι ονοµάζουµε ενέργεια δεσµού, ενέργεια διάστασης και τι µήκος δεσµού; Ενέργεια δεσµού είναι η ενέργεια που έχει ένα µόριο ΑΒ όταν σχηµατίζεται χηµικός δεσµός. Η απόσταση µεταξύ των πυρήνων των Α και Β, όταν έχει σχηµατιστεί ο δεσµός, λέγεται µήκος δεσµού. Ενέργεια διάστασης ονοµάζεται η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει ο δεσµός µ ΑΒ
ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΜΗΚΗ ΕΣΜΩΝ Η καµπύλη ενέργειας για δύο άτοµα Η που σχηµατίζουν χηµικό δεσµό D e = ενέργεια δεσµού, D 0 = ενέργεια διάστασης, r e = µήκος δεσµού 1/2hv=ενέργεια µηδενικού σηµείου
ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΜΗΚΗ ΕΣΜΩΝ Σχέση ενέργειας δεσµού και ενέργειας διάστασης D e =D 0 +1/2hv Στη περίπτωση του Η 2 το 1/2hv=25 kj/mol. Όταν αυξάνει η ατοµική µ µάζα ζ η ν µικραίνει. Για το λόγο αυτό στα άλλα διατοµικά µόρια ισχύει η σχέση D e D 0 Στα πολυατοµικά µόρια η ενέργεια δεσµού λέγεται µέση ενέργεια δεσµού και ισούται µε το µέσο όρο όλο των επιµέρους ενεργειών διάστασης.
ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΜΗΚΗ ΕΣΜΩΝ Παράγοντες που επηρεάζουν την ενέργεια δεσµού 1. H πολλαπλότητα του δεσµού. Όσο αυξάνει η πολλαπλότητα του δεσµού αυξάνει και η ενέργεια του δεσµού. E-E: 125-505 kj/mol, E=E: 420-710 kj/mol, E E: 800-1090 kj/mol 2. Το µήκος του δεσµού. Όσο αυξάνει το µήκος του δεσµού µειώνεται η ενέργεια του δεσµού. Το HCl έχει µήκος δεσµού 127pm και ενέργεια δεσµού 431 kj/mol ενώ το HBr 141 pm και 366 kj/mol αντίστοιχα. 3. Η πολικότητα του δεσµού. Όσο αυξάνει η πολικότητα αυξάνει η ενέργεια του δεσµού. Το HCl έχει ενέργεια δεσµού 431 kj/mol ενώ το HBr 366 kj/mol
ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΜΗΚΗ ΕΣΜΩΝ Παράγοντες που επηρεάζουν την µήκος του δεσµού 1. Το µέγεθος των συνδεδεµένων ατόµων H-F < H-Cl < H-Br < H-I 2. H πολικότητα του δεσµού. Όσο αυξάνει η πολικότητα µειώνεται το µήκος του δεσµού H-F < H-Cl < H-Br < H-I 3. Η πολλαπλότητα του δεσµού. µ E-E > E=E > E E
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Κατατάξτε τις παρακάτω ενώσεις κατά σειρά αυξανόµενης γωνίας δεσµών και εξηγείστε την απάντησή σας. α)ash 3,NH 3,PH 3, β) Η 2 Ο, ΟCl 2 2. Ποια η πραγµατική γεωµετρία των παρακάτω µορίων και ιόντων; SnCl 2,PF 3,CO 3 2-,ClF 3,ICl 4-. Να εξηγήσετε τις απαντήσεις σας. 3. ίνονται οι ενώσεις Η 2 Ο και H 2 S. Σε ποια από τις ενώσεις παρατηρούνται µεγαλύτερα µήκη δεσµών και σε ποια µεγαλύτερη ενέργεια δεσµών; Να εξηγηθούν οιαπαντήσεις.