A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Átírás

1 A kémiai kötés Kémiai kölcsönhatás ELSŐDLEGES MÁSODLAGOS KOVALENS IONOS FÉMES HIDROGÉN- KÖTÉS DIPÓL- DIPÓL, ION- DIPÓL, VAN DER WAALS v. DISZPERZIÓS

2 Ionos kötés Na Cl Ionpár képződése e - Na + Cl - Na: I.E. és E.A. kicsi Cl: I.E. és E.A. nagy

3 Ionos kötés Ionos kötés: ellentétes töltésű ionok közötti kölcsönhatás Na + Cl Na + Cl - Ionpár esetén a teljes energiaváltozás három összetevőre bontható: 1. pozitív ion keletkezése, I.E. 2. anion keletkezése, E.A. 3. potenciális energia a kation és anion között --- kötési energia a két ion között

4 NaCl: ion pár ion rács Egy kis és egy nagy EN-ú elem által alkotott vegyület K: kis ionizációs energia A: nagy elektron affinitás Na + Elektrosztatikus kölcsönhatás Cl Rossz hő- és elektromos vezetők Rácsenergia: NaCl (sz) Na + (g) + Cl - (g)

5 Ionos kötés

6 Minden Na + iont hat szomszédos Cl ion vesz körül. Minden Cl iont hat szomszédos Na + ion vesz körül. A teljes kristály egy ionos szilárd anyag

7 Born-Haber ciklus + - K (g) + e + Cl(g) KCl keletkezése elemeiből K (g) + Cl (g) K (g) + Cl(g) +122 K (g) + 1/2 Cl 2(g) +89 K (sz) + 1/2 Cl 2(g) -437 kj/mol -717 KCl(sz)

8 A KCl 2 létezik? NEM!!!!!!!!!

9 Ionos kötés Az ionos kötés kialakulásának kedvez: --- az egyik atom I.E. kicsi --- a másik atom E.A. nagy --- kis méretű, nagy töltésű ionok keletkezése Az elektronegativitás különbsége kb. >2 Feladat: milyen a kötés a stroncium és a klór reakciója során keletkező vegyületnek? Mi a képlete?

10 Sr Cl Rendszám: El.konf.: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 E.N.: 1,0 3,0 E.N. különbség: 2 ionos vegyület Sr Sr 2+ Cl Cl - SrCl 2

11 Gyakori ionok Nitrit Nitrát Acetát Cianid Hipoklorit Klorit Klorát Perklorát Dihidrogén-foszfát Hidrogén-karbonát Hidrogén szulfát Karbonát Kromát Dikromát Peroxid Hidrogén-foszfát Szulfit Szulfát Tioszulfát Hidroxid Permanganát Foszfát

12

13 A kovalens kötés Gilbert Newton LEWIS: 1916 Kovalens kötés: két atom között elektronpár megosztásával létrejött kötés H + H H:H Az elektronegativitás különbsége kb. <1

14 Lewis-szerkezetek Pontokkal és vonalakkal jelezzük az elektronok és elektronpárok elhelyezkedését. elektronpár kötés kovalens kötés két hidrogén atom egy hidrogén molekula ez a hidrogén megoszt egy elektron párt ez a hidrogén is megoszt egy elektron párt

15 Az oktett szabály Kötő elektron pár Nemkötő, vagy magányos elektron pár Többszörös kötés Kettős kötés: két megosztott (kötő) elektron pár Hiányos oktett pl. BF 3 Kiterjesztett oktett pl. PCl 5

16 Lewis-szerkezetek egy kötő elektronpár egy nemkötő pár két F atom (hét vegyérték elektron / atom) egy F 2 molekula (mindegyik F körül nyolc vegyérték elektron van) két elektronpár --- egy kettős kötés három elektronpár --- egy hármas kötés

17 : : : H B C :N :O :F :Ne: H H:B H H :N:H H H H H:B : N:H H H dativ v. koordinatív kötés

18 A kovalens kötés vonzó elektronfelhő taszító atommag Taszítások és vonzások az elektronok és az atommagok között

19 Potenciális energia Kovalens kötés H 2 H. H Két magányos hidrogénatomnál energetikailag kedvezőbb a hidrogénmolekula H-H távolság

20 Túl közel Messze Kötéshossz Magtávolság

21 Kovalens kötés H 2 Lazító pálya Kötő pálya Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 1 (Kötésrend: kötő elektronpárok száma - lazító elektronpárok száma)

22 Kovalens kötés szigma (s ) kötés atomi s-pályákból szigma kötő pálya (s) szigma lazító pálya (s*) csomósík

23 Kovalens kötés H 2 Lazító pálya Kötő pálya Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 1 (Kötésrend: kötő elektronpárok száma - lazító elektronpárok száma)

24 Kovalens kötés He 2 Lazító pálya Kötő pálya Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 0 Nem létezik

25 Kovalens kötés N 2 Kötésrend: 3 N N 2 N

26 Kovalens kötés O 2 2 párosítatlan elektron Paramágneses! Kötésrend: 2

27 Kovalens kötés CO Datív kötés: Az egyik kötőpárt kizárólag az egyik atom (fragmens) szolgáltatja.

28 Benzol (C 6 H 6 ): Delokalizált kovalens kötés atomi p-pályák delokalizált p 1 -molekulapálya teljes elektronsűrűség

29 Kovalens kötés Kötések erőssége KJ/mol hossz C C pm C = C +(-271) 134 pm C C +(-197) 120 pm benzol +(-156) 140 pm Kötési energia: a kötés felszakadása esetén fellépő energiaváltozás

30 Kovalens kötés Kötés polaritás H-H apoláris nem dipólusos molekula H-F poláris dipólusos molekula Li-H poláris Li-F ionos

31 Kovalens kötés Kötés polaritás EN Polaritás H 2 0 apoláris HI ~0,5 gyengén poláris HBr ~0,7 poláris HCl ~0,9 erősen poláris HF ~1,9 igen erősen poláris NaCl ~2,1 ionos

32 Fe: Fémes kötés Kis elektronegativitású elemek Jó hő- és elektromos vezetők Fémionok (atomtörzsek) Kiterjedt, delokalizált elektronfelhő

33 Elsődleges kémiai kötések Ionos EN Fémes átlagos EN Kovalens

34 Kémiai kötések Na Ionos kötés Kovalens kötés Fémes kötés Elsődleges kötések: kovalens, ionos, fémes ( >20 kj/mol) Másodlagos: diszperz, dipólus, hidrogénkötés (1-20 kj/mol) jellemzők: kötési energia, kötéshossz, kötésrend

35 Molekulák Kovalens kémiai kötéssel összetartott atomok véges halmaza.

36 Molekulák alakja VSEPR elmélet valence-shell electron-pair repulsion theory vegyértékelektronpár taszítási elmélet --- elektronpárok taszítják egymást --- egy magányos elektronpárnak nagyobb a taszító effektusa, mint egy kötő elektronpárnak (=> nagyobb a térigénye) MP,MP > MP,KP > KP,KP A kettes és hármas kötéseket úgy kezeljük, mint egy elektron párt.

37 Molekulák alakja - VSEPR VSEPR vegyérték-elektronpár taszítási elmélet nemkötő elektronpár > kötő elektronpár 4 2 3

38 Adja meg a következő molekulák alakját! H 2 Se PH 3 H 2 C=CH 2 H 3 CCH 2 CH=CHC(O)H

39 VSEPR II 6 5

40 Adja meg a következő molekulák alakját! PCl 5 SiF 6 2 SeF 4 Cl 2 NSF 5

41 Molekulák polaritása Poláris kötés Poláris molekula???? Egy kötés poláris, ha a kötő elektronok egyenlőtlenül oszlanak meg a két kötő atom között. A poláris molekula egy olyan molekula, ahol a dipólusmomentum nem nulla. Kétatomos molekula: molekula polaritása kötés polaritása, pl. HCl Többatomos molekula: vektoriális, pl. H 2 O, CCl 4 kötés dipólusok molekula dipólusa

42 Molekulák közti kölcsönhatás Másodlagos kölcsönhatások Ion-dipól kölcsönhatás Dipól dipól kölcsönhatás (poláris molekulák) Indukált dipól indukált dipól kölcsönhatás diszperziós erők (apoláris molekulák esetén)

43 Dipól-dipól, ion-diól kölcsönhatás ion-dipól dipól-dipól pl. sók vizes oldata pl. éter (foly. áll.)

44 Van der Waals kölcsönhatás pl. paraffin, kondenzált nemesgázok apoláris molekula fluktuáció másik apoláris molekula Johannes Diderik van der Waals ( ) Nobel-díj: 1910 Van der Waals kh.

45 Hidrogénkötés víz peptidek DNS: bázispárok Klasszikus H-kötés feltételei: nagy elektronegativitású atomhoz (F,O,N) közvetlen kapcsolódó H-atom és magános elektronpár szintén nagy EN-ú atomon ( Nem-klasszikus: pl -C H O=C- )

46