3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Átírás

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

2 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

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 Ionos kötés NaCl Na (g) + Cl (g) = Na + (g) + Cl - (g) Na (g) + Cl (g) = NaCl

5 + - NaCl: Ionos kötés 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

6 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)

7 A KCl 2 létezik? NEM!!!!!!!!!

8 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 >2 Feladat: milyen a kötés a stroncium és a klór reakciója során keletkező vegyületnek? Mi a képlete?

9 A kovalens kötés Gilbert Newton LEWIS: 1916 Kovalens kötés: két atom között elektronpár megosztásával létrejött kötés Az elektronegativitás különbsége <1

10 Az oktett szabály Kötő elektron pár Nemkötő, vagy magányos elektron pár Többszörös kötés Kettős kötés: két megosztott (kötő) elektron pár Hiányos oktett Kiterjesztett oktett

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

12 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)

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

14 Kovalens kötés szigma (σ ) kötés atomi p-pályákból σ kötő pálya σ lazító pálya

15 Kovalens kötés pi (π ) kötés atomi p-pályákból azonos fázis π kötő ellentétes fázis π lazító

16 Kovalens kötés H 2 H 2 E σ * H + H Η 2 1s σ* σ r 0 σ r Kötéshez egy elektron is elég. H 2+ hasonló!

17 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)

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

19 Kovalens kötés N 2 N N 2 N

20 Kovalens kötés O 2 2 párosítatlan elektron Paramágneses!

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

22 Kovalens kötés többatomos Be-atom hibridizációja molekulák Be sp hibridpályái 2p pályái atompályák közötti átfedés hibridizáció 1 db s-pálya 1 db p-pálya 2 db sp hibrid atompálya A két hibridpálya összege: szimmetrikus lineáris elrendeződés

23 Kovalens kötés többatomos molekulák BF 3 B-atom hibridizációja hibridizáció 1 db s-pálya 2db p-pálya 3 db sp 2 hibrid atompálya (trigonális planáris)

24 Kovalens kötés többatomos molekulák CH 4 hibridizáció 1 db s-pálya 3 db p-pálya 4 db sp 3 hibrid atompálya (tetraéderes)

25 Kémiai kötések H 2 O nemkötő pályák (nem is lazító!!!) magános elektronpárok hibridizáció 1 db s-pálya 3 db s-pálya 4 db sp 3 hibrid atompálya σ-kötő pályák

26 Kémiai kötések Delokalizált kötés: többcentrumú ózon karbonát ion H B H H H B H H - O O C O - o o c o

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

28 Kovalens kötés Kötések erőssége C C C = C C C benzol KJ/mol (-271) +(-197) +(-156) hossz 154 pm 134 pm 120 pm 140 pm

29 Kovalens kötés Néhány érdekesség 2 x C-C > C=C 2 x C-N < C=N 2 x O-O < O=O 2 x C-O ~ C=O 2 x N-N ~ N=N 3 x N-N << N 2 kötésrend

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 HI HBr HCl HF NaCl 0 ~0,5 ~0,7 ~0,9 ~1,9 ~2,1 apoláris gyengén poláris poláris erősen poláris igen erősen poláris ionos

32 NaCl: Ionos kötés Egy kis és egy nagy EN-ú elem által alkotott vegyület Na + Elektrosztatikus kölcsönhatás Cl Rossz hő- és elektromos vezetők

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

34 Elsődleges kémiai kötések Ionos EN Fémes átlagos EN Kovalens

35 Elsődleges kémiai kötések

36 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- ) Hidrogénkötés víz peptidek DNS: bázispárok

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

38 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.

39 Kémiai kötések kovalens POLIMEREK fémes másodrendű FÉMEK ionos KERÁMIÁK, ÜVEGEK

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

41 VSEPR II 6 5

42 Kémiai kötések Bizonyíték: dipólus momentum - kötés polaritás molekula polaritás 2 atomos molekula: molekula polaritása kötés polaritása pl. HCl egyébként vektoriális pl. H 2 O, CCl 4 kötés dipólusok molekula dipólus