1. No category

Kemijska vez n n n n n n zakaj se kemijske vezi sploh tvorijo?! kako se kemijske vezi tvorijo? ionska vez – ioni – ali že znamo? kovalentna vez? ­ črta med dvema simboloma atomov??? ­ palčka, ki povezuje dve kroglici??? NE napačnih predstav – EFEKT: energija dveh atomov, povezanih z vezjo, je mnogo manjša (cca. 100kJ/mol) kot energija dveh izoliranih atomov povezava dveh atomov “z vezjo” omogoča večjo bližino jeder
POTENCIALNA ENERGIJ A MOLEKULE (odvisnost pr ivlaka in odboja od r azdalje med jedr i atomov vodika) prispodoba: vzmet
prispodoba: vzmet KEMIJ SKA VEZ ­ zgodovina Raznolikost sveta okoli nas je posledica povezovanja atomov v spojine. • moles (latinsko) = gmota Amedeo Avogadro • 1858 str uktur ne for mule, čr tica za vez (Archibald Couper ) • 1865 Avgust Kekule str uktur a benzena • znana ne samo atomska sestava, ampak tudi prostorska razporeditev atomov • G.N.Lewis ­ elektr onski par • Linus Pauling ­ r azlaga vezi s kvantno teorijo
TEORETIČNE RAZLAGE KEMIJSKE VEZI KOSSEL – LEWISOVA TEORIJA (1916) dosežena je el. konfiguracija žlahtnih plinov ­ oktet Kossel ­ s prenosom elektronov nastane ionska vez Lewis ­ skupni elek. pari ­ kovalentna vez TEORIJA VALENČNE VEZI (1927) (Heitler, London; izpopolnila Pauling in Slater) pri nastanku vezi sodelujejo valenčni elektroni TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITAL (1928 ­1930) (Hund, Mullikan, Jones, Hückel) pri nastanku vezi sodelujejo vsi elektroni za razlago kovinske vezi zaradi koncepta delokaliziranih orbital TEORIJA KRISTALNEGA POLJA (1929 ­ 1935); danes modificirana: TEORIJA POLJA LIGANDOV (razlaga vezi v koordinacijskih spojinah)
TEORIJA in EKSPERIMENTALNI PODATKI
eksperimentalni podatki o gradnikih snovi velikost delcev...) (kationi manjši od atomov, iz katerih so nastali, anioni večji; v molekuli atomi pribl. ohranijo velikost) energija vezi (ujemanje izračunanih in eksperimentalnih vrednosti) oblika molekule (razporeditev atomov v molekuli) dipolni moment – m (polarnost/nepolarnost; včasih lahko sklepamo na obliko molekule) magnetne lastnosti (paramagnetna ali diamagnetna snov) Tališče, vrelišče snovi; topnost v vodi; električna prevodnost (s), (l), (aq)… NASTANEK (kemijske) VEZI JE EKSOTERMEN PROCES; CEPITEV VEZI JE ENDOTERMEN PROCES. Kemijska vez: razdalja med atomi v vezi je reda velikosti 10 ­10 m VRSTE KEMIJSKIH VEZI animacija KEMIJSKE KEMIJSKE VEZI VEZI KOVALENTNE KOVALENTNE skupni skupni elektronski elektronski pari pari polarna polarna H­Cl H­Cl (razlicni atomi (razlicni atomi nekovin) nekovin) nepolarna nepolarna H­H H­H (enaki atomi (enaki atomi nekovin) nekovin) IONSKE IONSKE oddajanje in oddajanje in sprejemanje sprejemanje elektronov elektronov KOVINSKE KOVINSKE "skupni elektronski "skupni elektronski oblak" oblak" atomi kovin atomi kovin oddajajo, oddajajo, atomi nekovin atomi nekovin sprejemajo elektrone sprejemajo elektrone atomi kovin oddajajo atomi kovin oddajajo elektrone elektrone v delokalizirane v delokalizirane skupne orbitale
skupne orbitale VRSTE KEMIJSKIH VEZI
Animacije nastanka: kovalentne vezi v molekuli H 2 ionske vezi oz. ionskega kristala IONSKA VEZ ­ nastanek
Nastanek NaCl film poskusa in razlaga Formulska enota IONSKA VEZ ­ značilnosti n n n n n n n n n vez med atomi kovin in nekovin atomi kovin oddajajo, atomi nekovin pa sprejemajo elektrone, nastanejo IONI – delci z nabojem; kation je manjši kot atom kovine; anion je večji kot atom nekovine koliko elektronov atom odda oz. sprejme, je odvisno od položaja v periodnem sistemu naboj iona je enakomerno porazdeljen po celi površini iona­ NEUSMERJENA elektrostatična privlačna sila med nasprotno nabitimi kationi in anioni prostorsko neusmerjena ® ioni se privlačijo, nastanek ionskih kristalov ­ TRDNO agregatno stanje (koordinacijsko število) sprosti se veliko energije (600 do več kot 1000 kJ/mol) ionski kristali imajo visoka tališča (400 do več kot 1000°C)
MREŽNE ENERGIJE IONSKIH KRISTALOV spojina LiF LiCl LiBr LiI NaF NaCl NaBr NaI KF KCl KBr KI ΔE mrežna [kJ/mol] ­1037 ­852 ­815 ­761 ­926 ­786 ­752 ­702 ­821 ­717 ­689 ­649 Pri ionskih spojinah je merilo za VEZNO energijo MREŽNA energija (ΔE mrežna ). Mrežna energija je energija nastanka 1 mol trdne snovi iz ionov v plinasti fazi. Na + (g) + Cl ­ (g) ® NaCl(s) Mrežne energije ne moremo izmeriti, lahko jo izračunamo.
stopnje nastanka ionske vezi KOVALENTNA VEZ ­ značilnosti • vez med atomi nekovin • skupni (vezni) elektronski pari ® nastanek nevtr alnih MOLEKUL • polarna ali nepolarna vez POLARNA VEZ n različni atomi nekovin n skupni elektronski par ni na sredi med obema atomoma n H ­Cl NEPOLARNA VEZ n enaki atomi nekovin n skupni elektronski par je na sredi med obema atomoma n H ­ H • usmerjena vez – oblike molekul, koti med vezmi • pri sobnih pogojih lahko vsa tri agregatna stanja: H 2 S plin, H 2 O tekoča, S 8 trden... • sprostijo se vezne energije (200 do cca 600 kJ/mol) • tališča do 200°C
DIPOLNI MOMENT mer ilo za polar nost molekul Dipolni moment je vektor, ki kaže od središča pozitivnega k središču negativnega naboja v polarni kovalentni vezi. Polarna molekula ima dipolni moment , nepolarna ga nima oz. je njen dipolni moment enak 0. Polarnost vezi ne pomeni vedno tudi polarnosti cele molekule ® simetrične molekule so kljub polarnim vezem NEPOLARNE (CH 4 , CO 2 ...)
d 1 d 22 O C O ELEKTRONEGATIVNOST ­ je definirana kot sila, s katero vezani atom privlači vezni elektronski par (po PAULINGU). Polarnost vezi določimo z razliko elektronegativnosti obeh atomov v vezi.
H 2,1 Li
1,0 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,0 O 3,5 F 4,0 Na 0,9 Mg 1,2 Al
1,5 Si 1,8 P 2,1 S 2,5 Cl
3,0 K 0,8 Ca 1,0 Ga 1,6 Ge 1,8 As 2,0 Se
2,4 Br 2,8 Rb 0,8 Sr
1,0 In
1,7 Sn 1,8 Sb 1,9 Te 2,1 I 2,5 Cs 0,7 Ba 0,9 Tl
1,8 Pb 1,8 Bi
1,9 Po 2,0 At
2,2 POVPREČNE ENERGIJE in DOLŽINE KOV. VEZI vez E [kJ/mol] dol. [Å] vez H­H H­C H­N H­S H­O H­F H­Cl H­Br H­I C­C C=C 436 414 389 368 464 565 431 364 297 0,741 1,10 1,00 1,32 0,97 0,917 1,27 1,41 1,61 E dol. [Å] [kJ/mol] CºC C­N C=N CºN C­O C=O C­Cl Å = 10 ­10 m
347 611 837 305 615 891 360 736 339 1,54 1,34 1,20 1,47 1,28 1,16 1,43 1,20 1,78 vez N­N N=N NºN N­O N=O O­O O=O F­F Cl­Cl Br­Br I­I E dol. [Å] [kJ/mol] 163 418 946 222 590 142 498 159 243 193 151 1,45 1,23 1,10 1,36 1,20 1,45 1,21 1,43 1,99 2,28 2,66 OBLIKE MOLEKUL Oblika molekule ↔ lastnosti molekule Oblika in lastnosti molekule so medsebojno povezane. V molekuli so atomi povezani z vezmi, to je skupnimi elektronskimi pari, v določeno geometr ijsko obliko. Teor ija valenčne vezi (VV): Oblika molekule je r ezultat elektr ostatskega odboja elektr onskih par ov okoli osr ednjega atoma v molekuli, in sicer gre za elektr one valenčne (zadnje – zunanje) lupine.
Teor ija VV n n gneča ELEKTRONOV okoli osrednjega atoma v molekuli – elektroni so negativni, odbijajo se med seboj, tudi v parih -¯
Na obliko molekule vplivajo elektronski pari okoli osrednjega atoma v molekuli u št. elektronskih parov = št. veznih + št. neveznih e ­ parov okoli osrednjega atoma v molekuli Število elektronskih parov določa orientacijo oz. SMERI n n n n n 2 para ­ 2 smeri: linearna orientacija, kot 180 o , (sp) 3 pari ­ 3 smeri: trikotno planarna orientacija, kot 120 o , (sp 2 ) 4 pari ­ 4 smeri: tetraedrična orientacija, kot 109,5 o , (sp 3 ) 5 ­ trikotno bipiramidalna orientacija, koti 90 o in120 o , (sp 3 d) 6 ­ oktaedrična orientacija, kot 90 o , (sp 3 d 2 )
Osnovne oblike molekul H 2 molekula: H­H .. HCl molekula: H­Cl: .. .. .. Cl 2 molekula: :Cl­Cl: .. .. .. H 2 S molekula: H—S:
½
H PH 3 molekula: d.n.
Osnovne oblike molekul DVOJ NE IN TROJ NE VEZI • vezi so toge in ni več proste vrtljivosti • razdalje so manjše in vezi močnejše (večje energije) O 2 molekula – dvojna vez .. .. .. O=O ..
O 2 – teorija VV ne razloži ustrezno magnetnih lastnosti!!! N 2 molekula – trojna vez :NºN: Osnovne oblike molekul BeF 2 •• linearna 2 smeri (180
2 smeri (180 °° ) .. .. :F – Be – F: .. .. Be: 2e ­ 2F: 2x1e ­ (od 7 val. e ­ ) 4e ­ oz. 2 para e ­ nepolarna simetri
simetri čč na molekula .. : F : BF 3 •• trikotno planarna 3 smeri (120
3 smeri (120 °° ) B: 3e ­ 3F: 3x1e ­ (od 7 val. e ­ ) 6e ­ oz. 3 pari e ­ .. : F .. B .. F : .. nepolarna simetri
simetri čč na molekula
na molekula Osnovne oblike molekul C: 4e ­ CH 4 4H: 4x1e ­ •• tetraeder 4 smeri (109,5
(109,5 °° ) 8e ­ oz. 4 pari e ­ nepolarna simetri
simetri čč na molekula
na molekula H 2 O •• kotna 4 smeri (104,5
(104,5 °° ) NH 3 •• piramidalna 4 smeri (107
(107 °° ) O: 6e ­ N: 5e ­ 2H: 2x1e ­ 3H: 3x1e ­ 8e ­ oz. 4 pari e ­ 8e ­ oz. 4 pari e ­ Osnovne oblike molekul odboj e ­ par ov
Na kote med vezmi oz. obliko molekule vplivajo tudi ODBOJ I e ­ PAROV odboj nevezni ­ nevezni odboj vezni ­ nevezni odboj vezni ­ vezni Osnovne oblike molekul odboj e ­ par ov
H 2 O ­­ a=
= 104,5 o zmanjševanje valenčnega kota zaradi večjega števila neveznih el. parov. o NH 3 ­­ a=
= 107 CH 44 a== 109,5 o Osnovne oblike molekul odboj e ­ par ov
CH 44 a=
= 109,5 o NH 3 ­­ a=
= 107 o H 2 O ­­ a=
= 104,5 o Osnovne oblike molekul PF 5 P: 5e ­ •• trikotno ­ bipiramidalna 5 smeri 5F: 5x1e ­ (od 7 val. e ­ ) 10e ­ oz. 5 parov e ­ F
nepolarna simetri
simetri čč na molekula F P F F F SF 4 : d.n. Osnovne oblike molekul SF 6 •• oktaedri
oktaedri čč na 6 smeri P: 6e ­ 6F: 6x1e ­ (od 7 val. e ­ ) 12e ­ oz. 6 parov e ­ nepolarna simetri
simetri čč na molekula XeF 4 •• kvadratno ­ planarna 6 smeri nepolarna simetri
simetri čč na molekula
na molekula BrF 5 •• kvadratno ­ piramidalna 6 smeri Osnovne oblike molekul O=C=O H­CºN
Še nekater e oblike molekul H 2 SO 4 CH 3 COOH H 2 CO 3 XeF 4 XeF 33 Še nekater e oblike molekul •• trikotno – bipiramidalna
bipiramidalna : 5 smeri •• oktaedri
oktaedri čč na
na : 6 smeri
6 smeri Primeri zgradb nekaterih molekul nikotin
Primeri zgradb nekaterih molekul
BUCKYBALL GRAFIT DIAMANT Primeri zgradb nekaterih molekul
THC Primeri zgradb nekaterih molekul
Načini predstavitve modelov molekul ““ space fill
fill ” modeli kroglice in pal
kroglice in pal čč ke – bolj pregledno skeletno – za ve
za ve čč je organske molekule
organske molekule naloge:
3.Dopolni naslednjo tabelo : oblika molekule LINEARNA TRIKOTNA TETRAEDIČNA PIRAMIDALNA nariši shemo za to obliko molekule napiši spojino, katere molekule imajo to obliko naloge: Katera od molekul navedenih spojin ima linearno zgradbo ? A B C Č D ogljikov dioksid metan voda amoniak etanol Poveži po en pojem na desni strani z ustrezno formulo na levi strani: CO 2 trikotnik SiF 4 tetraeder PC l3 daljica PH 3 oktaeder H 5JO 6 piramida
naloge: V kateri od naslednjih spojin je delež ionske vezi največji? A. NF 3 B. KF C. HF D. SO 2 E. CH 4 Katera spojina vsebuje ionsko in kovalentno vez? A. NaCl B. NaNO 3 C. CH 3 COOH D. Al 2 O 3 Ionska vez je najbolje opisana kot : A. enaka delitev elektronov B. neenaka delitev elektronov C. pridobitev enega ali več elektronov na enem atomu z izgubo enega ali več elektronov na drugem atomu D. privlačnost jedra enega atoma k elektronom drugega atoma E. vzajemen odboj elektronskega para z dvemi jedri.
naloge: Katere med naslednjimi molekulami so nepolarne? CO 2, SO 2 , HBr, BF 3 17.1 Nepolarne molekule so:______________________ 17.2 Napiši strukturne formule teh nepolarnih molekul: Katera med naslednjimi spojinami ni polarna? A. H 2 O B. NH 3 C. CO D. ClF E. CCl 4