Atomszerkezet Atommag protonok, neutronok + elektronok izotópok atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok periódusos rendszer csoportjai
Periódusos rendszer
A kémiai kötés Kémiai kölcsönhatás ELSŐDLEGES MÁSODLAGOS OVALENS IONOS FÉMES HIDROGÉN- KÖTÉS DIPÓL- DIPÓL, ION- DIPÓL, VAN DER WAALS v. DISZPERZIÓS
Ionos kötés Na Cl Ionpár képződése e - Na + Cl - Na: I.E. és E.A. kicsi Cl: I.E. és E.A. nagy
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
Ionos kötés NaCl Na (g) + Cl (g) = Na + (g) + Cl - (g) Na (g) + Cl (g) = NaCl
+ - 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
Born-Haber ciklus + - K (g) + e + Cl(g) KCl keletkezése elemeiből +418 + - -349 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)
A KCl 2 létezik? NEM!!!!!!!!!
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?
Sr Cl Rendszám: 38 17 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
A kovalens kötés Gilbert Newton LEWIS: 1916 Kovalens kötés: két atom között elektronpár megosztásával létrejött kötés Az elektronegativitás különbsége kb. <1
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
Kovalens kötés H 2 Potenciális energia H. H H-H távolság Két magányos hidrogénatomnál energetikailag kedvezőbb a hidrogénmolekula
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)
Kovalens kötés szigma (σ ) kötés atomi s-pályákból szigma kötő pálya (σ) szigma lazító pálya (σ*) csomósík
Kovalens kötés szigma (σ ) kötés atomi p-pályákból σ kötő pálya σ lazító pálya
Kovalens kötés pi (π ) kötés atomi p-pályákból azonos fázis π kötő ellentétes fázis π lazító
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)
Kovalens kötés He 2 Lazító pálya Kötő pálya Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 0 Nem létezik
Kovalens kötés N 2 N N 2 N
Kovalens kötés O 2 2 párosítatlan elektron Paramágneses!
Kovalens kötés CO Datív kötés: Az egyik kötőpárt kizárólag az egyik atom (fragmens) szolgáltatja.
Kémiai kötések Delokalizált kötés: többcentrumú ózon karbonát ion H B H H H B H H - O O C O - o o c o
Benzol (C 6 H 6 ): Delokalizált kovalens kötés atomi p-pályák delokalizált 1 -molekulapálya teljes lektronsűrűség
Kovalens kötés Kötések erőssége C C C = C C C benzol KJ/mol -344 +(-271) +(-197) +(-156) hossz 154 pm 134 pm 120 pm 140 pm Kötési energia: a kötés felszakadása esetén fellépő energiaváltozás
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
Kovalens kötés Kötés polaritás H-H apoláris nem dipólusos molekula H-F poláris dipólusos molekula Li-H poláris Li-F ionos
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
Fe: Fémes kötés Kis elektronegativitású elemek Jó hő- és elektromos vezetők Fémionok (atomtörzsek) Kiterjedt, delokalizált elektronfelhő
Elsődleges kémiai kötések Ionos EN Fémes átlagos EN Kovalens
Elsődleges kémiai kötések
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
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.
Molekulák alakja - VSEPR VSEPR vegyérték-elektronpár taszítási elmélet nemkötő elektronpár > kötő elektronpár 4 3
VSEPR II 6 5
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
Molekulák közti kölcsönhatás Másodlagos kölcsönhatások Ion-dipól kölcsönhatás Dipól dipól kölcsönhatás (poláris molekulák) Indukált dipól indukált dipól kölcsönhatás diszperziós erők (apoláris molekulák)
Dipól-dipól, ion-diól kölcsönhatás ion-dipól dipól-dipól pl. sók vizes oldata pl. éter (foly. áll.)
Van der Waals kölcsönhatás pl. paraffin, kondenzált nemesgázok apoláris molekula fluktuáció másik apoláris molekula Johannes Diderik van der Waals (1837 1923) Nobel-díj: 1910 Van der Waals kh.
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
Kémiai kötések kovalens POLIMEREK fémes másodrendű FÉMEK ionos KERÁMIÁK, ÜVEGEK
Gáz folyadék szilárd Molekulák: másodlagos kölcsönhatás növekszik Gázok Folyadékok Molekuláris szilárd anyagok Atomok közötti elsődleges kölcsönhatás: Térhálós szilárd anyagok Ionos szilárd anyagok Fémek