Fizikai kémia 2. Előzmények. A Lewis-féle kötéselmélet A VB- és az MO-elmélet, a H 2+ molekulaion

Hasonló dokumentumok
A kovalens kötés elmélete. Kovalens kötésű molekulák geometriája. Molekula geometria. Vegyértékelektronpár taszítási elmélet (VSEPR)

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

A molekulák szerkezetének leírásához a kémiai kötés elméletének a kidolgozása a szükséges feltétel, nem véletlen tehát, hogy ez az, ami a kémikust

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

A kovalens kötés polaritása

A kémiai kötés magasabb szinten

A kémiai kötés magasabb szinten

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Szalai István. ELTE Kémiai Intézet 1/74

Kémiai alapismeretek 3. hét

Elektronegativitás. Elektronegativitás

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

FELADATMEGOLDÁS. Tesztfeladat: Válaszd ki a helyes megoldást!

Kötések kialakítása - oktett elmélet

Kémiai kötések. Kémiai kötések. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Kémiai kötés Lewis elmélet

A hidrogénmolekula. Energia

Energiaminimum- elve

20/10/2016 tema04_biolf_

A hidrogénmolekula. Emlékeztető: az atompályák hullámok (hullámfüggvények!) A hullámokra érvényes a szuperpozíció (erősítés és kioltás) elve!

Periódusos rendszer (Mengyelejev, 1869) nemesgáz csoport: zárt héj, extra stabil

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

Általános és szervetlen kémia 3. hét Kémiai kötések. Kötések kialakítása - oktett elmélet. Lewis-képlet és Lewis szerkezet

Általános és szervetlen kémia 3. hét. Kémiai kötések. Kötések kialakítása - oktett elmélet. Az elızı órán elsajátítottuk, hogy.

A kémiai kötés magasabb szinten

tema04_

Molekulák világa 2. kémiai szeminárium. Szilágyi András

Kémiai kötés: több atom reakcióba lépése során egy közös, stabil (telített) külső elektronhéj alakul ki.

Fizikai kémia 2. ZH II. kérdések I. félévtől

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok


ORVOSI KÉMIA. Az anyag szerkezete

A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Fizikai kémia Részecskék mágneses térben, ESR spektroszkópia. Részecskék mágneses térben. Részecskék mágneses térben

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Atomszerkezet. Atommag protonok, neutronok + elektronok. atompályák, alhéjak, héjak, atomtörzs ---- vegyérték elektronok

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Fermi Dirac statisztika elemei

A kémiai kötés eredete; viriál tétel 1

Az anyagszerkezet alapjai. Az atomok felépítése

Idegen atomok hatása a grafén vezet képességére

Szilárdtestek el e ek e tr t o r n o s n zer e k r ez e et e e t

4. Molekulák, ionok, kémiai alapelvek, a kémiai kötés típusai. Kémiai kötés kialakulásának oka: energianyereség.

Vegyületek - vegyületmolekulák

Az anyagszerkezet alapjai

2, = 5221 K (7.2)

8. Osztály. Kód. Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

Atomok és molekulák elektronszerkezete

Az anyagszerkezet alapjai. Az atomok felépítése

A karaktertáblákban nem beszéltünk az irreducibilis reprezentációk jelöléséről. Ha a T d -táblában látható jelzéseket megnézzük, nem nehéz rájönni,

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Thomson-modell (puding-modell)

Kémiai reakciók. Közös elektronpár létrehozása. Általános és szervetlen kémia 10. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy.

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

Átmenetifém-komplexek mágneses momentuma

Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

A H + 2. molekulaion1. molekulaion, ami két azonos atommagból (protonok) és egyetlen elektronból. A legegyszer bb molekula a H + 2 áll.

A spin. November 28, 2006

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Az atomhéj (atommag körüli elektronok) fizikáját a kvantumfizika írja le teljes körűen.

Szilárdtestek sávelmélete. Sávelmélet a szabadelektron-modell alapján

Bevezetés az anyagtudományba II. előadás

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Vezetők elektrosztatikus térben

Curie Kémia Emlékverseny 2018/2019. Országos Döntő 9. évfolyam

Atomok, elektronok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Kormeghatározás gyorsítóval

13. Molekulamodellezés

A SZILÁRDTEST FOGALMA. Szilárdtest: makroszkópikus, szilárd, rendezett anyagdarab. molekula klaszter szilárdtest > σ λ : rel.

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

Az élethez szükséges elemek

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Közös elektronpár létrehozása

Spektroszkópiai módszerek 2.

1./ Jellemezd az anyagokat! Írd az A oszlop kipontozott helyére a B oszlopból arra az anyagra jellemző tulajdonságok számát! /10

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia II. kategória 2. forduló Megoldások

Kémiai alapismeretek 2. hét

ESR színképek értékelése és molekulaszerkezeti értelmezése

Kvantummechanika gyakorlat Beadandó feladatsor Határid : 4. heti gyakorlatok eleje

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

KÉMIA FELVÉTELI DOLGOZAT

Az anyagi rendszerek csoportosítása

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

Az elektromágneses hullámok

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Átmenetifém-komplexek ESR-spektrumának jellemzıi

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

VÍZKÉMIA TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Átírás:

06.07.5. Fizikai kémia. 4. A VB- és az -elmélet, a H + molekulaion Dr. Berkesi ttó ZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszéke 05 Előzmények Az atomok szerkezetének kvantummehanikai leírása 90-30-as évek A kémikusok akkori képe a kémiai kötésről: Lewis-féle elmélet, amelyet Önök sav-bázis elméletként ismernek A Lewis-féle kötéselmélet H..Cl H:Cl

06.07.5. A Lewis-féle kötéselmélet H 3 N: H + H H N H H + A Lewis-féle kötéselmélet C C C rezonania alakok C - A VB-elmélet A H molekulára elvégzett számítások azt mutatták, hogy az az állapot, amikor a két elektron párosított spinű állapotban van, a molekula stabil, ha párhuzamos spinűek, akkor viszont szétesik. Fermionok!!! VB Valene Bond Vegyértékkötés-elmélet: a kémiai kötést az ellentétes spinnel párosított elektronok hozzák létre.

06.07.5. A molekulák alakja Kötés abba az irányba alakul ki, amelyik irányba atomi pályák mutatnak! Következmény: pl. a víz és az ammónia 90 -os kötésszögű lenne a kísérletek mást mutatnak! Miért lineáris a C, miért tetraéderes a CH 4? Vegyértékelektronok taszításának elmélete (VEPR): A központi atom körüli elektronpárok taszítják egymást és a lehető legmesszebb kerülnek egymástól. A hibridpályák - sp, sp, sp 3 stb. - konstruálásával létre lehetett hozni a megfelelő irányba mutató pályákat. Az alak már jó, de a szög értéke nem mindig helyes! Kiegészítő feltételezés: A nem kötő elektronpárok erősebben taszítanak mint a kötők nagyobb a térigényük! A VB-elmélet Megállapítható tehát, hogy a VB-elmélet önállóan nem tudja a molekulák alakját megjósolni, sak kiegészítő elméletekkel kvalitatívan magyarázni. A pontos számításokhoz, a szerkezet ismeretében különböző határszerkezeteket lehet és kell felírni. Hiányosságai miatt az ötvenes évek végére átadja a helyét a fizikusok elképzelésére alapuló elméletnek, amelynek az alapjaival ismerkedünk meg! Az -elmélet Moleular rbital Theory Molekulapálya-elmélet Az alapja az a feltételezés, hogy a molekulák elektronszerkezetének leírása nem alapulhat más törvényszerűségeken, mint amiket az atomok szerkezetének a leírásánál felhasználtak. 3

06.07.5. Az -elmélet Az atomi pályán lévő elektron állapotát a megfelelő A -hullámfüggvénnyel írjuk le, amelyet az határoz meg, hogy milyen töltésű mag erőterében helyezkedik el az elektron, azaz a mag erőtere hozza azt létre! A molekulapályán lévő elektron állapotát a megfelelő -hullámfüggvénnyel írjuk le, amelyet az határoz meg, hogy a molekulát alkotó magok milyen eredő erőteret hoznak létre. Az -elmélet Az elektronok atomi pályákra történő beépülésére vonatkozó törvényszerűségek: Pauli-féle kizárási elv Felépülési elv Hund-féle maximális multipliitás elve Az elektronok molekulapályákra történő beépülésére vonatkozó törvényszerűségek: Pauli-féle kizárási elv Felépülési elv Hund-féle maximális multipliitás elve Az -elmélet Az atomok azért jönnek létre, mert az elektronok az atomi pályákon alasonyabb energiájú állapotban vannak, mint amikor a magtól végtelen meszszire találhatók, azaz ninsen a mag és köztük kölsönhatás. Az molekulák azért jönnek létre, mert az elektronok a molekula pályákon alasonyabb energiájú állapotban vannak, mint amikor atomi pályákon helyezkednek el, az adott magkonfiguráió mellett. 4

06.07.5. Az -elmélet A kémiai kötés tehát abból származtatható, hogy az egyensúlyi magkonfiguráió esetén kialakuló molekulapályákra lépő elektronok összes energiája sökken az atomi pályán lévő elektronok összes energiájához képest! A H + molekulaion r r R m V E e V 4 0 r r R A H + molekulaion r r R = konstans és a V p-p is konstans m v p p mp ve meve 836 m v e p ve 43 v p 5

06.07.5. A H + molekulaion ψ =? R (A) ψ hasonlít az ψ A -khoz ahol az e - sak az egyik mag erőterében van, ezért jó közelítés, ha azok lineáris kombináiójaként állítjuk elő, azaz ψ = ψ + ψ (A) ahol és valós számok. A H + molekulaion Ĥ dτ E dτ E Ĥ - Ĥ dτ dτ ψ = ψ + ψ (A) ahol és megkötés nélküli valós számok E ( ( A számláló Ĥ A H + molekulaion ( ( Ĥ Ĥ Ĥ (A) Ĥ (A) (A) (A) ) H( ) ( ) (A) ) ( Ĥ = (A) Ĥ ( Ĥ (A) (A) Ĥ ) (A) d (A) ) d Ĥ Ĥ Ĥ (A) Ĥ d ) d (A) ) d d 6

06.07.5. E H ( A H + molekulaion d H ) ( d (A) H d (A) ) d A nevező ( (A) (A) ) = (A) (A) (A) ( d (A) ) d d E H A H + molekulaion d d H d d H d d i i d Az atomi pályák normáltsága miatt E H d H d d H d A H + molekulaion E i i H i d 0 Coulomb-integrál, az atomi pálya energiája i j d 0 ij H H d 0ésközti ij i j d H d d Rezonania integrál, az A átmenettel kapsolatos energiatag H Átfedési integrál, tartózkodási valószínűség változása a két mag között d 7

06.07.5. 8 A H + molekulaion E mivel mindkettő a Hs pályája, ezért α = α = α E Nem lehet poláros, azaz az e - tartózkodási valószínűsége azonos a két mag körül, tehát dτ = dτ is igaz, amiből következik, hogy dτ = dτ és = β = β és = A H + molekulaion E Az egyik eset, ha = =. + erősítő interferenia A H + molekulaion E A másik eset, ha = - =. - + gyengítő interferenia somósík

06.07.5. A H + molekulaion E 0 és E lehet kisebb, nagyobb és egyenlő 0 - val! - e Vp p 4π R 0 A H + molekulaion E/eV -5-0 D e -5-0 -5 R e 40 60 80 00 0 40 60 80 00 0 R/pm 4 0 8 6 4 Mag-mag taszítás/ev E-/eV E+/eV Teljes E/eV Mag-mag/eV E/eV -7,36-3,49 A H + molekulaion D e = 5, ev - V p-p =,8 ev -5,eV =0,707-8,60 9

06.07.5. VB versus A H + molekulaion kozmikus sugarak hatására létrejön a természetben is, és plazmakisüléssel elő is állítható, tehát a számítás eredménye helyes! A kémiai kötés kialakításához nins szükség párosított spínű elektronpárokra! ez sak a VB-elmélet ma már egyértelműen bizarr fizikai feltételezése, mert az elektronok taszítják egymást és a maximális multipliitású spinállapot az alasonyabb energiájú a párosítotthoz képest! értelmezési hiba! Ajánlott irodalom P.W. Atkins, Fizikai Kémia II. zerkezet, Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp., 00, 49-496, 500-505 old. http://hu.wikipedia.org/wiki/vegyértékkötéselmélet illetve http://en.wikipedia.org/wiki/valene_bond_theory http://en.wikipedia.org/wiki/moleular_orbital http://en.wikipedia.org/wiki/born-ppenheimer http://en.wikipedia.org/wiki/h%b Veszprémi Tamás, Fehér Miklós, A kvantumkémia alapjai, MK, Bp., 00. A H + molekulaion Ĥ Ĥ Ĥ Ĥ E dτ E dτ E E dτ dτ 0