A kémiai kötés magasabb szinten 11-1 Mit kell tudnia a kötéselméletnek? 11- Vegyérték kötés elmélet 11-3 Atompályák hibridizációja 11-4 Többszörös kovalens kötések 11-5 Molekulapálya elmélet 11-6 Delokalizált elektronok: benzol 11-7 Kötés fémekben Fókusz: fotoelektronspektroszkópia Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 1 /69 11-1 Mit kell tudnia a kötéselméletnek? A távoli atomokat hozza közel. e - a mag vonzza. e - egymást taszítják. A magok taszítják egymást. Rajzoljuk fel a potenciális energiát a távolság függvényében. -ve stabil a vonzás dominál. +ve nem stabil a taszítás dominál. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide /69 1
Potenciális energia diagram (H molekula Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 3 /69 11- Vegyérték kötés elmélet Az atompályák átfedése szükséges a kovalens kötéshez. Az átfedésnek a megfelelő fázisban kell lennie (+ + vagy (- - a (+ - átfedés kioltja egymást. Ez egy lokalizált kötés modell. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 4 /69
H Skötés Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 5 /69 Példa11-1 Írjuk le a, PH 3 -atvegyérték-kötés módszerrel.. Azonosítsuk a vegyérték elektronokat: Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 6 /69 3
Example 11-1 Vázoljuk a pályákat: Hozzuk átfedésbe a pályákat: Írjuk le az alakot: Trigonális piramis Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 7 /69 11-3 Atompályák Hibridizációja Alap állapot Gerjesztett állapot Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 8 /69 4
sp 3 Hibridizáció Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 9 /69 sp 3 Hibridizáció Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 10 /69 5
6 A metán sp3 hibrid pályái Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 11 /69 ( 1 ( 1 ( 1 ( 1 4 3 1 z y x z y x z y x z y x p p p s h p p p s h p p p s h p p p s h + = + = + = + + + = Kockába ágyazott Tetraéder csúcsainak Koordinátái: x y z 1 1 1 1-1 -1-1 1-1 -1-1 1 Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 1 /69 A kötés a metánban
sp 3 HibridizációNitrogénben Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 13 /69 A ammónia kötései Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 14 /69 7
sp Hibridizáció Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 15 /69 Bórpályái Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 16 /69 8
sp Hibridizáció Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 17 /69 Berilliumpályái Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 18 /69 9
sp 3 d és sp 3 d Hibridizáció Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 19 /69 Hybrid pályák ésvsepr Lewis szerkezet. VSEPR az elektrongeometria meghatározása. Válasszuk ki a megfelelő hibridizációt. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 0 /69 10
11-4 Többszörös kovalens kötések Etilén Lewis szerkezeti képletében kettős kötés van. VSEPR: trigonális planaris a szén atomon. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 1 /69 Etilén Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide /69 11
Kettős kötés: Etilén sp hybridizált C atom alakja. Emlékezzünk rá, hogy minden pályára egy elektron jut. egy sp hibrid felülnézetben Etilén A nem hibridizálódó p pálya merőleges az sp pályák síkjára. Az sp hibridoldalnézetep pályával. 1
Etilén A kétsp hibrid C atom +p pályák egysülnek C=C kettős kötés képződik. Etilén A szemből átfedő sp hibrid pályákból σ kötés képződik. 13
Kettős kötés A kettős kötés másik része az oldal irányból átlapoló p pályákból keletkező π kötés. Etilén Kettős kötés = 1 szigma + 1 pi kötés.... 14
Acetilén Acetilén, C H, hármas kötés. VSEPR: lineáris. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 9 /69 Hármas kötés Az acetilén, C H, a legegyszerűbb hármas kötést tartalmazó szerves vegyület (hármas kötés van a szervetlen nitrogén molekulában is. 15
Hármas kötés Lewis Formula Két irány van szén atomonként, sp hibridizáció:két p pálya marad atomi szinten szénatomonként. Acetilén Egy σ kötés keletkezik az sp hibridek szemből történő átfedéséből. 16
Hármas kötés Az atomi szinten maradó p pályákon lévő elektronok π kötéseket képeznek. A hármas kötés: egy σ és kettő π kötés. Hármas kötés A végeredmény ilyen lesz: H Lineáris! H C H H 17
11-5 Molekulapálya elmélet Az atompályák (AO az atommagon centráltak. A molekulapályák (MO több atomot kötnek össze. LCAO -MO Linear combination of atomic orbitals. Atompályák két lineáris kombinációja: Ψ 1 = φ 1 + φ Ψ = φ 1 - φ MO AO-k Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 35 /69 AO-k kombinálása Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 36 /69 18
A hidrogén molekulapályái Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 37 /69 MO-kkal kapcsolatos alapvető dolgok MO-kszáma = AO-k száma. Kötő és lazító MO-k keletkeznek az AO-kból. e - a legalacsonyabb energiájú MO-kat tölti be először. Pauli kizárási elv érvényes. Hund szabály érvényes. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 38 /69 19
Kötésrend Stabil molekulákban több elektron van a kötőpályákon mint a lazító-pályákon. Bond Order = N e- kötő MO-kon-N e-lazító MO-kon Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 39 /69 Az első periódus kétatomos molekulái BO = (e - kötő -e - lazító / BO = (1-0/ = ½ H + BO = (-0/ = 1 H BO He + = (-1/ = ½ BO = (-/ = 0 He Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 40 /69 0
Kötésrend - kötéstávolság H -tipusú molekulák: Molekula e-konfiguráció Kötésrend kötéstávolság H + 1σ 1 ½ 106 pm H, He + 1σ 1 74, ~75 H, He + 1σ 1σ 1 ½ ~106, 108 H, He 1σ 1σ 0 nem kovalens 5. old, 18. ábra Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 41 /69 A második periódus kétatomos molekulái Első periódus:1s pálya. Második periódus s ésp pályák. p pálya átfedés: Szemből, a legerősebb szigma kötés(σ. Oldalról, ez gyengébb pi kötés(π. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 4 /69 1
A második periódus molekulapályái Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 43 /69 P pályák kombinációja Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 44 /69
AO-MO energia diagram (Z 8 Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 45 /69 AO-MO energia diagram (Z 7 * * 4 ( σ g1 s ( σ u1s ( σ g s ( σ u s ( π u p Z=6: C Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 46 /69 3
4 Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 47 /69 Kötésrend és mágnesesség (Z 7 4 * * ( ( ( ( 1 ( 1 ( p p s s s s g u u g u g σ π σ σ σ σ N N + Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 48 /69 1 4 * * ( ( ( ( 1 ( 1 ( p p s s s s g u u g u g σ π σ σ σ σ N + Paramágneses A kötésrend =,5 N höz képest: Kötéstávolság megnyúlik, a kötés meggyengül, A disszociációs energia csökken 55.Oldal 130. ábra
Kötésrend és mágnesesség (Z 8 Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 49 /69 O + * * 4 * ( σ g1s ( σ u1s ( σ g s ( σ u s ( σ g p ( π u p ( π g p 1 Paramágneses A kötésrend =,5 O höz képest: Kötéstávolság megrövidül, a kötés megerősödik, A disszociációs energia nő 55.Oldal 130. ábra Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 50 /69 5
Energia diagram eltérő atomok esetén Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 51 /69 11-6 Delokalizált elektronok Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 5 /69 6
Benzol Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 53 /69 Benzol Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 54 /69 7
Benzol MO-kés energiák Lazító π pályák 6 e - Delokalizált π kötő pályák Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 55 /69 Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 56 /69 8
A töltés eloszlása a π rendszerben Szimmetrikus elektrosztatikus potenciál felület. A piros jelenti a negatív a kék a pozitív Töltések dominanciáját Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 57 /69 Bórazin 6 elektronos delokalizált π rendszer Egyenetlen töltéseloszlás a benzolnál kevésbé stabil Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 58 /69 9
Piridin 6 elektronos delokalizáció _ Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 59 /69 4 elektronos delokalizáció Butadién Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 60 /69 30
Ózon Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 61 /69 CO 3 - Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 6 /69 31
CO 3-6 e 6 elektronos delokalizált szerkezet Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 63 /69 11-7 Kötés fémekben Elektrongáz modell Magok e - gázban Fémes fény. Alakíthatóság. Force applied Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 64 /69 3
Fémes kötés Sávelmélet. Az MO elmélet kiterjesztése. N atom N pálya közeli energiák N/ betöltve. A vegyérték sáv. N/ üres. A vezető sáv. Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 65 /69 Sávelmélet Félvezető Szigetelő Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 66 /69 33
Félvezetők (pl. Si P Al Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 67 /69 Napelemek Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 68 /69 34
Fókusz UPS Fotoelektronspektroszkópia Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 69 /69 35