Kémiai kötés Lewis elmélet

Átírás

1 Kémiai kötés 10-1 Lewis elmélet 10-2 Kovalens kötés: bevezetés 10-3 Poláros kovalens kötés 10-4 Lewis szerkezetek 10-5 A molekulák alakja 10-6 Kötésrend, kötéstávolság 10-7 Kötésenergiák Általános Kémia, szerkezet Slide 1 / Lewis elmélet Vegyérték e - -alapvető szerepe van a kémiai kötés kialakításában. e - átvitel ionos kötés. Elektronok megosztása: kovalenskötés. e - átvitele során az atomok nemesgáz konfigurációra törekszenek. azoktetszabály. Általános Kémia, szerkezet Slide 2 /39 1

2 Lewis szimbólumok Egy vegyjel jelenti az atomot és a törzs elektronokat. A vegyjel körüli pontok a vegyértéke -. N P Si As Sb Bi Al Se I Ar Általános Kémia, szerkezet Slide 3 /39 Lewis szerkezetek: ionos vegyületek BaO O Ba Ba O MgCl 2 Mg Cl Cl Mg 2+ 2 Cl - Általános Kémia, szerkezet Slide 4 /39 2

3 10-2 Kovalens kötés: bevezetés Kötő pár Magános pár Általános Kémia, szerkezet Slide 5 /39 Koordinációs kovalens kötés N Cl N + Cl - Általános Kémia, szerkezet Slide 6 /39 3

4 Többszörös kovalens kötés O C O O C O O O C O C O Általános Kémia, szerkezet Slide 7 /39 Többszörös kovalens kötés N N N N N N N N Általános Kémia, szerkezet Slide 8 /39 4

5 10-3 Poláros kovalens kötés A negatív és a pozitív töltések súlypontja elválik δ+ δ- Cl Általános Kémia, szerkezet Slide 9 /39 Elektronegativitás Mulliken: EN = (I 1 + A 1 )/2 (csak 57 elemre ismert) Pauling (1932): empírikus, Allred-Rochow (1958): Zeff Általános Kémia, szerkezet Slide 10 /39 5

6 Ionos karakter százaléka Általános Kémia, szerkezet Slide 11 /39 Az atomok elektronegativitása Allred-Rochow F Cl Br I Li Na K Cs Z 60 Általános Kémia, szerkezet Slide 12 /39 6

7 A vegyületek osztályozása, háromszög EN1-EN metallic Allred-Rochow KF ionic covalent 2 O 2 F EN1+EN2 Általános Kémia, szerkezet Slide 13 / Lewis: Szerkezeti képlet - váz központi és terminális atomok. C C O Általános Kémia, szerkezet Slide 14 /39 7

8 Lewis-szerkezetek felírása 1. Vegyértékelektronok összeszámlálása. (N) (vegyértékhéj elektronjai [Z törzs e-] + töltés) 2. Váz felrajzolása egyszeres kötésekkel. 3. Magános elektronpárok felrajzolása a nem-központi atomokra, az oktettszabály felhasználásával. 4. Felrajzolt elektronok összeszámlálása. (Egy kötés, illetve egy magános elektronpár 2-2 elektron.) 5. a az oktettszabály nem áll fenn a központi atomra, akkor a ligandumok magános elektronpárjaiból kötést kell formálni. 6. Formális töltések atomokhoz rendelése. Formálistöltés 1 FC = n valence e- -n lone pair e- - n 2 bond pair e- Több lehetőség esetén : hipotetikus REZONANCIASZERKEZETEK Általános Kémia, szerkezet Slide 16 /39 8

9 Példa Lewis szerkezet: nitronium ion, NO 2+. 1: Vegyérték e - = = 16 e - 2: Váz szerkezet: O N O 3: e - a terminális atomokra: O N O 4: Maradék e - : = 0 Általános Kémia, szerkezet Slide 17 /39 Példa 5: Többszörös kötések, az oktettszabály szerint. O N O + O=N=O 6: atározzuk meg a formális töltést: 1 FC(O) = 6-4 (4) = FC(N) = 5-0 (8) = +1 2 Általános Kémia, szerkezet Slide 18 /39 9

10 ipotetikus REZONANCIASZERKEZETEK angyasav -1 Szulfátion +1 Általános Kémia, szerkezet Slide 19 / A molekulák alakja O Általános Kémia, szerkezet Slide 20 /39 10

11 Terminológia Molekulageometria a magok térbeli helyzete Kötéstávolság 2 atom-egyensúlyi távolság. Kötésszög 3 atom -szomszédos kötések szöge. Torziós szög 4 atom -2 sík szöge VSEPR elmélet Az a kötő (bond) és a magános (lone) elektronpárok taszítják egymást. Az elektronpárok olyan helyzetet vesznek fel, hogy a taszítást minimalizálják. Elektrongeometria az elektronpárok eloszlása (a magok helyzetével szemben a Röntgen diffrakció ezt nem méri). Általános Kémia, szerkezet Slide 21 /39 Lufi analógia Általános Kémia, szerkezet Slide 22 /39 11

12 Metán, ammónia és víz Általános Kémia, szerkezet Slide 23 /39 Kötésszögek C 4 N 3 2 O -A- 109,5 107,3 104,5 Si 4 P 3 2 S -A- 109,5 93,3 92,1 Általános Kémia, szerkezet Slide 24 /39 12

13 VSEPR Általános Kémia, szerkezet Slide 25 /39 Table 11.1 Molecular Geometry as a Function of Electron Group Geometry Általános Kémia, szerkezet Slide 26 /39 13

14 VSEPR n + m = 2 AX 2 : Be 2, MgCl 2, CO 2, lineáris n + m = 3 AX 3 : B 3, AlCl 3, CO 3 2, AX 2 E : O 3, SO 2, V alakú háromszög n + m = 4 AX 4 : C 4, SiF 4, VSEPR tetraéderes AX 3 E : N 3, PCl 3,... piramidális AX 2 E 2 : 2 O, SCl 2,... V alakú 14

15 VSEPR n + m = 5 AX 5 : PCl 5, AX 4 E : SF 4, AX 3 E 2 : ClF 3, Trigonális pillangó T alakú AX 2 E 3 : IF 2, I 3, XeF 2... lineáris VSEPR n + m = 6 AX 6 : SF 6, AX 5 E : BrF 5,... Oktaéderes Piramisos AX 4 E 2 : XeF 4,... négyzet 15

16 VSEPR n + m = 7 AX 7 : IF 7, Ötszög alapú bipiramis VSEPR elmélet alkalmazása Lewis szerkezeti képlet rajza. atározzuk meg a magános és kötő párok számát. atározzuk meg az elektronpárok geometriáját. atározzuk meg a molekula geometriáját. A többszörös kötések egyszer számítandók (nagyobb térfogattal). Egynél több központi atom: egyenként kell kezelni őket. Általános Kémia, szerkezet Slide 32 /39 16

17 Dipolusmomentum Általános Kémia, szerkezet Slide 33 /39 Dipólus momentum Általános Kémia, szerkezet Slide 34 /39 17

18 10-6 Kötésrend, kötéstávolság Kötésrend Egyszeres = 1 Kettős = 2 Kötéstávolság Két atommag távolsága Magasabb kötésrend Rövidebb kötés Erősebb kötés Általános Kémia, szerkezet Slide 35 /39 Kötéstávolságok Általános Kémia, szerkezet Slide 36 /39 18

19 10-7 Kötésenergiák Általános Kémia, szerkezet Slide 37 /39 Kötés energiák Általános Kémia, szerkezet Slide 38 /39 19

20 Kötés energiák és reakció entalpiák Δ rxn = -{Σ Δ(termék köt.) - Σ Δ(reagens köt.)} = -{Σ Δ keletkezett - Σ Δ felbomlott kötések} = -770 kj/mol + (657 kj/mol) = -113kJ/mol Általános Kémia, szerkezet Slide 39 /39 20