EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Chemická vazba III. část – slabé vazebné interakce Číslo vzdělávacího materiálu: ICT9/5 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Anorganická a obecná chemie Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: vyšší gymnázium Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Téma: Výukový materiál – chemická vazba Metodika/anotace: Prezentace slouží jako výukový materiál a jako opakování k maturitě z chemie. Jejím úkolem je názorně objasnit jednotlivé typy vazebných interakcí a zároveň vysvětlit jejich význam z pohledu chování chemických látek. Časový rozvrh: 25 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Typy vazeb Vazba je pojem zahrnující mnoho významů, proto je dobré si vazby rozdělit: 1.vazba chemická 1.vazba chemická – z pohledu chemie nejvýznamnější – zahrnuje ty vazby, které jsou realizovány valenčními elektrony 2.vazba kovová 2.vazba kovová – specifická vazba kovů 3.vazby fyzikálníslabé vazebné interakce 3.vazby fyzikální neboli slabé vazebné interakce – mezi ně řadíme zejména Van der Waalsovy síly a vodíkové můstky – tedy vazby realizované mezi opačně nabitými částmi dvou nebo více molekul

3. Slabé vazebné interakce vazby, které nejsou realizovány valenčními elektrony, ale polarizovanými částmi molekul v porovnání s chemickou vazbou jsou mnohem slabší mají význam pro fyzikální vlastnosti látek – ovlivňují zejména teploty tání a varu díky nim byla možná evoluce života na Zemi – bez těchto sil by byla voda za podmínek panujících na naší planetě v plynném stavu, stejně jako je na tom homologická molekula sulfanu fungují jak mezi molekulami stejné látky, tak i mezi molekulami látek jiných

známe několik typů slabých vazebných interakcí, ale ty rozčleňujeme v zásadě do dvou velkých skupin: a.Van der Waalsovy síly a.Van der Waalsovy síly – podstatou je vzájemné působení dipólů malých molekul – podle typu dipólu či síly a podstaty je dělíme ještě na: I.disperzní síly II.interakce ion – dipól III.interakce dipól – dipól (coulombické síly) IV.interakce dipól – indukovaný dipól V.hydrofobní interakce b.Vodíkové můstky (vazby) b.Vodíkové můstky (vazby) – vazba realizována u sloučenin s obsahem vodíku nesoucího parciální náboj 3. Slabé vazebné interakce

Van der Waalsovy síly disperzní síly: představme si, že elektrony obíhají ve slupkách kolem jádra atomu popřípadě uvnitř malých nepolárních molekul – na krátký moment se zvýší koncentrace elektronů v určitém místě částice, což se projeví vznikem dipólu pokud se k sobě přiblíží dvě částice s takovýmto dipólem, dojde k jejich synchronizaci a vzniku přitažlivých sil umožňují zkapalnění látek – včetně vzácných plynů 1.2. Obr. 1:

Van der Waalsovy síly interakce ion - dipól: velice významné síly ve vodných roztocích iontových sloučenin podstatou je vznik přitažlivých sil mezi iontem a opačně nabitým pólem polární molekuly typické u vodného roztoku NaCl Obr. 2: Na + Cl - H2OH2OH2OH2O

Van der Waalsovy síly interakce dipól - dipól: velice významné síly ve vodných roztocích polárních sloučenin podstatou je vznik přitažlivých sil mezi opačně nabitými póly polární molekuly v rámci VDW sil nejsilnější typ polární molekula je obklopena polárními molekulami rozpouštědla tzv. solvatovaným obalem Obr. 3: general-chemistry-v1.0m/s15-02-intermolecular-forces.html

Van der Waalsovy síly interakce dipól – indukovaný dipól: velice podobný typ interakce předchozímu dochází k ní při kontaktu polární a nepolární molekuly, která je působením polární molekuly dočasně polarizována (podobně jako u disperzních sil) následuje vznik přitažlivých sil mezi opačně nabitými póly molekul obdobně u interakce ion – indukovaný dipól Obr. 4:

Van der Waalsovy síly hydrofobní interakce: typ interakce, kdy se nepolární látky dostanou do kontaktu s polárním rozpouštědlem, kde jsou přitažlivé síly mezi nepolární a polární látkou slabší než mezi molekulami rozpouštědla (vody) nepolární látky mají tendenci se v takovém prostředí seskupovat a snižovat tak kontakt s polárním rozpouštědlem – mastná oka v polévce Obr. 5:

Vodíkové můstky (vazby) v porovnání s VDW silami je vodíkový můstek mnohem pevnější interakcí, přesto je ale asi tak desetkrát slabší než vazby chemické význam není pouze chemický v úzkém slova smyslu, hraje vlastně tu nejvýznamnější roli z pohledu utváření života na Zemi – za normálních podmínek by byla voda totiž plynnou látkou, stejně jako sulfan či selan, tedy její homologové ovlivňují zejména teploty tání a varu hlavně u látek s velmi nízkou molární hmotností – ty by měly mít logicky velmi nízké hodnoty, ale ve skutečnosti je opak pravdou podmínky vzniku jsou tyto: a.přítomnost volných elektronových párů na některém z atomů vázaných v molekule b.vazba atomu vodíku na silně elektronegativní atom (F, O, N) Tabulka

Vodíkové můstky (vazby) díky silné elektronegativitě vázaného atomu dochází k přesunutí sdíleného vazebného elektronového páru směrem k tomuto atomu → tím se zde zvýší výskyt záporných částic a naopak na druhém pólu reprezentovaném atomem vodíku dochází k odhalení kladného jádra – utváří se parciální náboje, které jsou základem pro tvorbu H můstků → další význam v přírodě – povrchové napětí → Obr. 6: Obr. 7: δ+δ+ δ-δ- δ+δ+ δ-δ-

Zdroje: (k ) Obr. 1: Obr. 2: Obr. 3: forces.html Obr. 4: es/Van_Der_Waals_Interactions es/Van_Der_Waals_Interactions Obr. 5: Obr. 6: Obr. 7: Obr. 8:

Obr. 8: Zpět