Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Átírás

1 Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar

2 A vegyületekben az atomokat kémiai kötésnek nevezett erők tartják össze. Az elektronok kulcsszerepet játszanak a kémiai kötésekben. Elsődleges (intramolekuláris, molekulán belüli) kötőerők: ionos kötés kovalens kötés fémes kötés 2

3 Ionos kötés: elektronátadás, ionpárok képzése 3s 1.. Na. + : Cl. Na : Cl:.. 3s 2 3p 5 3s 0 3s 2 3p 6 2s 2 2p 6 - Ne Ar Na + Cl Na + + Cl - semleges atomok ionok: kation + anion = ionpár 3

4 K 2 S: Ionos kötés A kationokat és az anionokat elektrosztatikus vonzóerők tartják össze. kálium: K K + + e - [Ar]4s 1 [Ar] kálium-ion kén: S + 2 e - S 2- szulfid-ion [Ne]3s 2 3p 4 [Ne]3s 2 3p 6 = [Ar] Tapasztalati képlet: megadja a legkisebb, ionokat tartalmazó egységet, ami elektromosan semleges. (NaCl, K 2 S). 4

5 Az ionos vegyületek tulajdnságai A kationokat és az anionokat elektrosztatikus vonzóerők tartják össze. Szilárd fázisban: ionkristály Szilárd fázisban: szigetelő Magas olvadáspont Magas forráspont Jó vízoldhatóság Olvadékban: jó elektromos vezető 5

6 Kovalens kötés: elektronok közösbe adása (megosztása), molekulák kialakítása H. + : Cl. 1s H : Cl:.. 3s 2 3p 5 1s 2 3s 2 3p 6 közös elektronpár He H + Cl HCl Ar H Cl semleges atomok semleges molekula Molekula: az atomok egy meghatározott csoportja, melyeket kovalens kötés tart össze. HCl H 2 O 6

7 Hány kötést alakítanak ki az atomok? 1-8. Főcsoport: A kötések száma = a főcsoport száma Az I és II főcsoport elemei ionos kötést, a III és IV főcsoport elemei többnyire kovalens kötést (molekulákat) alakítanak ki Főcsoport: A kötések száma = a főcsoport száma vagy 8 a főcsoport száma A 6. és 7. főcsoport elemei ionos vagy kovalens kötéseket hoznak létre, míg az 5. főcsoport elemei inkább csak kovalens kötést alakítanak ki. Ez csak egy nagyon általános szabály, rengeteg a kivétel! 7

8 Honnan tudjuk, hogy egy kémiai kötés ionos vagy kovalens? Elektronegativitás (EN): Az atomnak a kovalens kötésben megosztott elektronpárra gyakorolt vonzó hatása. Elem Elektronegativitás Na 0.9 Cl 3.0 H 2.1 S 2.5 EN > 2.1 ionos kötés EN < 2.1 kovalens kötés 8

9 Tipikus ionos vegyületek: Tipikus molekulák: NaCl konyhasó H 2 O víz MgCl 2 keserűsó HCl sósav CaF 2 kalcium-fluorid H 2 SO 4 kénsav KI kálium-jodid NH 3 ammónia Na 2 S nátrium-szulfid S 8 kén CaO kalcium-oxid C 10 H 8 naftalin C 6 H 12 O 6 glükóz 9

10 A kovalens molekulákban: Apoláris vagy poláris kovalens kötés H H Cl Cl δ + δ- δ- S H Cl δ + H Hδ + EN < 0.6 apoláris EN > 0.6 poláris 10

11 Egy apoláris kovalens kötés részleges negatív töltés részleges pozitív töltés Egy poláris kovalens kötés A kötő elektronpárt a Cl jobban vonzza, mint a H. 11

12 A kötések polaritása EN > 2.1 EN < 2.1 EN < 0.6 Ionos (teljes töltések) Poláris kovalens (részleges töltések) Apoláris kovalens (szimmetrikus elektroneloszlás) ionok molekulák 12

13 Molekulák A kovalens kötés jellemzése: Kötéshossz: a kovalens kötésben résztvevő atomok atommagjai közötti távolság. Kötéserősség vagy kötési energia: az az energia, amely a kötés felszakításához, az atomok szétválasztásához szükséges. Kötésrend: a két atom között megosztott elektronpárok száma. Kötéshossz: Kötéserősség: 13

14 Tapasztalati képlet CH: ez a molekula nem létezik. C n H n : ezekben a molekulákban a szén és a hidrogén atomok aránya 1:1. Molekulaképlet vagy összegképlet C 2 H 2 : ebben a molekulában 2 szén- és 2 hidrogénatom van. C 6 H 6 : ebben a molekulában 6 szén- és 6 hidrogénatom van. Szerkezeti képlet H H C acetilén C H H H C C C C C C H H H benzol 14

15 A molekulatömeg (vagy moláris tömeg) A molekulatömeg egy mól molekula tömege. A molekulát vagy ionpárt alkotó atomok atomtömegeinek összegeként számolható. Jele: M, mértékegysége: g/mol Számoljuk ki a foszforsav molekulatömegét: Képlet: H 3 PO 4 O P HO HO OH A molekulában található atomok: atomtömeg tömeg (g) 3 hidrogén 1,01 g/mol 3,03 1 foszfor 30,97 g/mol 30,97 4 oxigén 15,99 g/mol 63,96 összeg: M H3 PO 4 = 97,96 g/mol 15

16 Az ionos vegyületek moláris tömege Számoljuk ki az alumínium-szulfid moláris tömegét: Képlet: Al 2 S 3 Ez egy ionos vegyület, mely 2 mol Al 3+ ionból és 3 mol S 2- ionból áll. atomtömeg tömeg (g) 2 alumínium 26,98 g/mol 53,96 3 kén 32,07 g/mol 96,21 összeg: M Al2 S 3 = 150,17 g/mol 16

17 Fémes kötés Pozitív fémionok (atomtörzsek) helyezkednek el fémrács rácspontjaiban. A fémionok között közös elektronfelhő található. A delokalizált, mozgó vegyértékelektronok tengere Kationok a rácspontokban 17

18 Összefoglalás Elsődleges (intramolekuláris) kémiai kötések: Ionos kötés: - elektrosztatikus kölcsönhatások az ionok között - ionrács Kovalens kötés: közös elektronpár(ok) a molekulában - molekularács vagy atomrács Fémes kötés: - közös elektronfelhő a fématomtörzsek körül - fémrács 18