3. A kémiai kötés Kémiai kölcsönhatás ELSŐDLEGES MÁSODLAGOS OVALENS IONOS FÉMES HIDROGÉN- KÖTÉS DIPÓL- DIPÓL, ION- DIPÓL, VAN DER WAALS v. DISZPERZIÓS
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
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: 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
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 >2 Feladat: milyen a kötés a stroncium és a klór reakciója során keletkező vegyületnek? Mi a képlete?
A kovalens kötés Gilbert Newton LEWIS: 1916 Kovalens kötés: két atom között elektronpár megosztásával létrejött kötés Az elektronegativitás különbsége <1
Az oktett szabály Kötő elektron pár Nemkötő, vagy magányos elektron pár Többszörös kötés Kettős kötés: két megosztott (kötő) elektron pár Hiányos oktett Kiterjesztett oktett
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 H 2 E σ * H + H Η 2 1s σ* σ r 0 σ r Kötéshez egy elektron is elég. H 2+ hasonló!
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.
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
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)
Kovalens kötés többatomos molekulák CH 4 hibridizáció 1 db s-pálya 3 db p-pálya 4 db sp 3 hibrid atompálya (tetraéderes)
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
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
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
NaCl: Ionos kötés Egy kis és egy nagy EN-ú elem által alkotott vegyület Na + Elektrosztatikus kölcsönhatás Cl Rossz hő- és elektromos vezetők
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
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
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.
Kémiai kötések kovalens POLIMEREK fémes másodrendű FÉMEK ionos KERÁMIÁK, ÜVEGEK
Molekulák alakja - VSEPR VSEPR vegyérték-elektronpár taszítási elmélet nemkötő elektronpár > kötő elektronpár 4 3
VSEPR II 6 5
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