Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Geometrie molekul Lewisovy vzorce poskytují informaci o tom které atomy jsou spojeny vazbou a o jakou vazbu se jedná (topologie molekuly). Geometrické.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Geometrie molekul Lewisovy vzorce poskytují informaci o tom které atomy jsou spojeny vazbou a o jakou vazbu se jedná (topologie molekuly). Geometrické."— Transkript prezentace:

1 Geometrie molekul Lewisovy vzorce poskytují informaci o tom které atomy jsou spojeny vazbou a o jakou vazbu se jedná (topologie molekuly). Geometrické uspořádání molekuly je charakterizováno: Délkou vazeb – přímá vzdálenost mezi jádry dvou atomů spojených vazbou. Úhly vazeb – úhel mezi kteroukoli dvojicí vazeb které zahrnují společný atom.

2 Geometrie molekul

3 Teorie chemické vazby a molekulární geometrie Atomy se v molekule uspořádají do definovaných vzájemných pozic. Molekulární geometrie = obecný tvar molekuly popisující vzájemné relativní pozice atomových jader. Teorie chemické vazby a molekulární geometrie: –VSEPR (Valence Shell Electron-Pair Repulsion) = založena na elektrostatickém působení atomů v molekule. –VBT (Valence Bond Theory) = uvažuje kvantové efekty a hybridizaci atomových orbitalů. –MO-LCAO (Molecular Orbitals – Linear Combination of Atomic Orbitals) = vychází z představy o tvorbě nových (molekulárních) orbitalů lineární kombinací atomových orbitalů při vzniku chemické vazby.

4 VSEPR Teorie VSEPR uvažuje pouze repulzi valenčních elektronových párů – jejich prostorové uspořádání odpovídá minimu odpudivé energie. Elektronový pár se snaží co nejvíce přiblížit k jádru a zároveň být co nejdále od ostatních elektronových párů. Repulze mezi elektronovými páry klesá v pořadí: -2 nevazebné elektronové páry -vazba s  -interakcí – jednoduchá vazba -jednoduchá vazba – nevazebný pár -2 jednoduché vazby

5 VSEPR Sterické číslo (SN) = počet vazeb a nevazebných elektronových párů kolem centrálního atomu.

6 VSEPR: predikce molekulární geometrie Z Lewisova vzorce plyne počet vazeb a nevazebných el. párů kolem centrálního atomu - sterické číslo, které určuje základní molekulární geometrii. Volné elektronové páry a násobné vazby ovlivňují geometrii více než jednoduché vazby. Ze základních tvarů pak vznikají tvary odvozené. Př.: NH 3 má jeden volný elektronový pár. Vazebný úhel mezi atomy H je redukován z hodnoty 109° (úhel v základním tetraedrickém tvaru) na 107°. V molekule H 2 O se dvěma volnými elektronovými páry svírají atomy H úhel pouze 105°. Podobný efekt mají násobné vazby: H 2 C=O (116° místo 120° mezi atomy H); H 2 C=CH 2 (117° místo 120° mezi atomy H). Př.: Navrhněte geometrii následujících molekul: –BeCl 2, CO 2 - BF 3, COCl 2, O 3, SO 2 –CH 4, PCl 3, H 2 O - PCl 5, SF 4, ClF 3 –SF 6, IF 5, XeF 4

7 VSEPR: vazebné úhly

8

9

10 VBT Teorie VSEPR neposkytuje informaci o tom jak chemická vazba vznikne a proč se vazby liší délkou a energií. Teorie valenční vazby (Valence Bond Theory, VBT) vysvětluje vznik vazby jako překryv atomových orbitalů a sdílení elektronového páru. Př.: molekula H 2 vznikne překryvem dvou 1s orbitalů. Atomové orbitaly podslupky p vytvoří vazbu v F 2. V CH 4 vznikne vazba překryvem 1s orbitalu vodíku s 2s a 2p orbitaly uhlíku. U atomů spojených vazbou dojde k interferenci jejich vlnových funkcí za vzniku nové (hybridní) vlnové funkce. Př.: s a p orbitaly kolem atomu uhlíku v CH 4 se mohou stát ekvivalentními hybridy (hybridizace sp 3 ).

11 Překryv orbitalů v kovalentní vazbě

12 Hybridizace Př.: BeF 2 –Be má elektronovou konfiguraci 1s 2 2s 2 –Žádný nepárový elektron není k dispozici do vazby. –Elektron z 2s orbitalu může přejít do 2p orbitalu, tím vzniknou dva nepárové elektrony. Úhel vazby F-Be-F je podle teorie VSEPR 180 . VSEPR ovšem pro tuto geometrii neposkytuje vysvětlení. Problém lze vyřešit kombinací orbitalu 2s a jednoho z orbitalů 2p na Be za vzniku dvou hybridních orbitalů. Takto vzniklé hybridní orbitaly se označují sp. Úhel mezi dvěma sp hybridními orbitaly je 180 . Pouze jeden z 2p orbitalů na Be byl využit k hybridizaci, na atomu tedy zůstávají dva nehybridizované p orbitaly.

13 Typy hybridních orbitalů Hybridizací mohou vzniknout orbitaly sp, sp 2, sp 3, sp 3 d, sp 3 d 2 podle toho kolik orbitalů se účastní vazby. Hybridizace se určí z Lewisova vzorce a VSEPR: počet vazeb a volných el. párů = počet hybridních orbitalů. Př.: Určete hybridizaci N v NH 3.

14 Charakteristická geometrie hybridních orbitalů

15

16 Násobné vazby  -vazba – elektrony jsou shromážděny v ose spojující atomová jádra.  -vazba – elektronový oblak nad a pod rovinou atomových jader.  -vazba vzniká z nehybridizovaných orbitalů. Dvojná vazba se skládá z jedné  -vazby a jedné  -vazby, trojná vazba z jedné  -vazby a dvou  - vazeb.

17  -vazba

18 Trojná vazba Acetylen, C 2 H 2

19 MO-LCAO Teorie molekulových orbitalů dále rozšiřuje kvantově- mechanický model: lineární kombinací atomových orbitalů vzniká stejný počet molekulových orbitalů, z nichž polovina má nižší energii než původní AO (vazebné MO) a polovina energii vyšší (antivazebné MO). Teorie MO-LCAO tudíž dokáže popsat i excitaci vazebných elektronů. Při zaplňování MO platí stejná pravidla jako u AO (Pauliho princip, Hundovo pravidlo). Molekula vodíku: přiblížením dvou atomových orbitalů vzniknou dva molekulové orbitaly  a  *. –Energie vazebného MO je nižší než původních AO. –Energie antivazebného MO je vyšší než původních AO a tudíž destabilizuje molekulu.

20 Molekula H 2

21 Molekula He 2

22 Řád vazby Řád vazby = ½(vazebné elektrony – antivazebné elektrony) Řád vazby = 1 pro jednoduchou vazbu Řád vazby = 2 pro dvojnou vazbu Řád vazby = 3 pro trojnou vazbu Řád vazby pro H 2 = ½(2 - 0) = 1. Vazba v H 2 je tedy jednoduchá. Řád vazby pro He 2 = ½(2 - 2) = 0. Molekula He 2 tedy není stabilní.

23 Energie vazby

24 MO z p-orbitalů u dvouatomových molekul prvků 2. periody

25 Dvouatomové heteronukleání molekuly - CO

26 Kovy v pevné fázi tvoří velkou „molekulu“, po které se rozprostírají molekulové orbitaly s rozsáhlou delokalizací elektronů. Energie molekulových orbitalů víceatomových molekul kovů jsou si velmi blízké a vzniká kontinuální pás energií elektronů. Pokud jsou tyto elektrony excitovány, mohou vést elektrický proud. Energie obsazených a neobsazených orbitalů jsou si velmi blízké, k excitaci tedy postačuje malá energie. Delokalizované vazby v kovech

27 Energie elektronů je kvantována = mohou mít jen určité hodnoty energie, obsazovat jen povolené hladiny, nesmí se vyskytovat v zakázaných pásech. Pásová teorie 1 atomN atomů

28 Grafit je vodič, vazebné a nevazebné pásy  se překrývají Pásy v grafitu

29 Diamant je nevodič, vazebné a nevazebné pásy  jsou vzdálené Pásy v diamantu

30 Pásové uspořádání pro vodiče, nevodiče a polovodiče

31 Polární vazba: elektronegativita Rozdíl elektronegativit dvou prvků ukazuje na to kolem kterého z nich se budou hromadit vazebné elektrony: Iontová vazba vzniká pokud   2 Kovalentní vazba vzniká pokud   1 Polárně kovalentní vazba vzniká pokud 1    2. Na atomech ve vazbě se objevují částečné (parciální) náboje  + a  . Př.: Určete polaritu vazby N – H v NH 3 a C-Cl v CCl 4. Př.: Odhadněte relativní polaritu HF, HCl, HBr a HI.

32 Polarita molekul Vazebný dipól vyjadřuje polaritu vazby (vektorová veličina): Dipólový moment je celkový dipól molekuly (vektorový součet, dipólový moment tedy může být nulový i v případě nenulových vazebných dipólů): Jednotky: debye (D), 1 D = 33.36x10  30 Cm. Polární vazba vzniká mezi atomy s odlišnou elektronegativitou. –Elektronegativnější atom bude mít částečný záporný náboj (  ) –Elektronově chudší část vazby vykazuje částečný kladný náboj (  +) Př.: Odhadněte jestli molekuly NH 3, H 2 O, CO 2 mají dipólový moment. Př.: Určete který z izomerů (cis- nebo trans-) C 2 H 2 Cl 2 má dipólový moment.

33

34 Polarita víceatomových molekul Pravidlo: molekula je polární pokud má na centrálním atomu volné elektronové páry nebo různé vazby.


Stáhnout ppt "Geometrie molekul Lewisovy vzorce poskytují informaci o tom které atomy jsou spojeny vazbou a o jakou vazbu se jedná (topologie molekuly). Geometrické."

Podobné prezentace


Reklamy Google