V ä z b y Chemická väzba

Definícia chemickej väzby    Chemická väzba je súdržné pôsobenie medzi dvoma alebo viacerými atómami v molekule látky. Chemickou väzbou sú zlúčené atómy navzájom k sebe pútané v molekulách. Schopnosť sa zlučovať je základná vlastnosť atómov.  

Typy chemických väzieb

Väzby Väzby vznikajú na valenčných vrstvách, preto ich nazývame valenčné. Do skupiny valenčných väzieb zaraďujeme: - kovalentnú väzbu - iónovú väzbu

Kovalentná väzba Kovalentná väzba je chemická väzba, ktorú tvorí spoločný elektrónový pár. Ak sú ňou viazané atómy rovnakých prvkov patrí elektrónový pár každému z nich rovnakou mierou. Takáto väzba sa nazýva nepolárna kovalentná.

Nepolárna Polárna Kovalentná väzba Tvorená atómami rovnakého prvku Tvorená atómami rôznych prvkov

Vznik chemickej väzby v molekule vodíka

Vznik molekuly vodíka

Nepolárna väzba Ak je molekula tvorená  len atómami toho istého prvku, napr. Cl2, O2, N2 atómy sú viazané kovalentnou väzbou. V  týchto molekulách väzbový elektrónový pár je rovnomerne rozdelený medzi jadrami viazaných atómov.

Hustota náboja elektrónového páru

Polárna kovalentná väzba Ak je molekula tvorená atómami rôznych prvkov, napr. HCl, CO, NO2, NH3, H2O, potom dochádza k deformácii a posunu väzbového elektrónového páru do blízkosti atómu, ktorý má väčšiu hodnotu elektronegativity, teda väčšiu schopnosť priťahovať elektróny. Takáto väzba medzi atómami sa nazýva polárna kovalentná väzba.

Ukážka polárnej kovalentnej väzby v molekule HCl

Elektonegativita Schopnosť atómu prvku pútať k sebe väzbový elektrónový pár sa nazývame elektronegativita (X) (podľa Paulinga).  Jej hodnoty udáva PSP. Čím majú prvky väčšiu hodnotu elektronegativity, tým majú ich atómy väčšiu schopnosť pútať väzbový elektrónový pár.

Elektonegativita prvkov Hodnoty elektronegativít pre jednotlivé prvky určili Pauling a Mulliken. Hodnoty elektronegativít prvkov nadobúdajú hodnoty z intervalu <0,86 – 4, 0>. Najväčšiu hodnotu elektronegativity má fluór (X = 4), je teda najelektronegatívnejším prvkom, má najväčšiu schopnosť priťahovať k sebe väzbový elektrónový pár (elektrónový oblak). 

L. C. Pauling

R. S. Mulliken

Elektronegativita prvkov Hodnota elektronegativity v perióde stúpa zľava doprava, v stĺpci zdola nahor. Od rozdielu elektonegativity zlúčených atómov závisí typ väzby.

Elektronegativita prvkov Hodnota elektronegativity v perióde stúpa zľava doprava, v stĺpci zdola nahor. Od rozdielu elektonegativity zlúčených atómov závisí typ väzby.

PSP

Vplyv elektronegativity na typ väzby Miera polarity kovalentnej väzby je určená rozdielom elektronegativít prvkov, ktoré tvoria danú chemickú väzbu. Na základe rozdielu hodnôt elektronegativít atómov A a B viazaných prvkov v molekule väzby rozdeľujeme na jednotlivé typy

Rozdiel hodnôt elektronegativít Rozdiel hodnôt elektronegativít (xA – xB) Jednotlivé typy väzby: Kovalentná nepolárna Kovalentná polárna Iónová

Valenčné väzby xA – xB = 0, xA – xB < 0,4 kovalentná nepolárna väzba 0,4 < xA – xB < 1, 7 kovalentná polárna väzba xA – xB > 1, 7 iónová väzba

Elektonegativita a typy väzieb

Iónová väzba Ku vzniku iónovej väzby dochádza medzi atómami, ktorých rozdiel elektronegativít je väčší ako 1,7 (väzba medzi prvkami umiestnenými v periodickej tabuľke ďaleko od seba). Takýmto spojením vzniknú opačne nabité častice ióny – katióny a anióny, ktoré sa priťahujú.

Iónová väzba Atóm odovzdá elektrón (elektróny) druhému atómu, s ktorým interaguje a tým získa elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu. Z pôvodného atómu vzniká katión – kladne nabitý ión. Napr.: Na – 1e- ® Na+ Atóm prijme elektrón (elektróny) od iného atómu, s ktorým interaguje a tým nadobudne elektrónovú konfiguráciu vzácneho plynu. Z pôvodného atómu vznikne anión – záporne nabitý ión. Napr.: Cl + 1e- ® Cl-

Iónová väzba

Iónová väzba Medzi vzniknutými iónmi pôsobia silné elektrostatické príťažlivé sily, ktoré sú podstatou vzniku iónovej väzby Typickým príkladom zlúčeniny s iónovými väzbami je chlorid sodný NaCl

Modely kryštálu NaCl

Chlorid sodný

Väzbovosť Počet väzbových párov istého atómu udáva jeho väzbovosť.   Atóm Jednoväzbový dvojväzbový Trojväzbový

Väzbovosť niektorých prvkov Jednoduchá väzba Atóm chlóru v molekule Cl2 je jednoväzbový. Dvojnásobná väzba Atóm kyslíka v molekule O2 je dvojväzbový. Trojnásobná väzba Atóm dusíka v molekule N2 je trojväzbový.

Ukážka vzniku molekúl Cl2, O2, N2 a ich väzbovosti

Podľa počtu viazaných elektrónových párov medzi dvoma atómami Klasifikácia väzieb Chemická väzba Násobná Dvojnásobná Trojnásobná Jednoduchá Podľa počtu viazaných elektrónových párov medzi dvoma atómami

Voda

Úlohy 1. Uveďte charakteristiku chemických väzieb. 2. Ktoré kritérium rozhoduje o polarite chemickej väzby? 3. Označte nepolárne molekuly: a) CO   b) CO2   c) N2   d) H2O   e) CH4   f) HCl 4. Definujte pojem elektronegativita. 5. Pri akej hodnote rozdielu elektronegativít zlúčených atómov usudzujeme, že ide o väzbu kovalentnú polárnu? 6. Vyberte správne tvrdenie:       Pri zlučovaní 2 atómov s určitým rozdielom elektronegativít ťažisko väzbového orbitálu sa posúva: a)                  k elektronegatívnejšiemu atómu b)                  k elektropozitívnejšiemu atómu c)                   k atómu, na ktorý sa viažu 2 atómy vodíka d)                   k atómu, na ktorý sa viažu 3 atómy vodíka

Úlohy 7. Určte smer rastu elektronegativity v PSP. 8. Ktorý prvok má najväčšiu hodnotu elektronegativity a uveďte ju. 9. Určte, koľko väzbový je atóm fluóru v molekule F2.          10. Na základe hodnôt elektronegativít prvkov určte, akou väzbou sú viazané prvky  v zlúčeninách: LiF, NaCl, CO2, MgCl2, H2O, CH4.  11. Elektronegativita F = 4, O = 3, 5, Cl = 3, H = 2, 2, Na = 0, 9, Li = 1, Mg = 1, 2, C = 2, 5.