A hidrogénmolekula. Energia

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

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

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

A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

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

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

A kémiai kötés magasabb szinten

A kovalens kötés polaritása

A kémiai kötés magasabb szinten

20/10/2016 tema04_biolf_

Kémiai alapismeretek 3. hét

Szalai István. ELTE Kémiai Intézet 1/74

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

tema04_

Kötések kialakítása - oktett elmélet

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

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Dia 1 /39

Energiaminimum- elve

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Elektronegativitás. Elektronegativitás

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

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

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

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

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

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Kolloidkémia 1. előadás Első- és másodrendű kémiai kötések és szerepük a kolloid rendszerek kialakulásában. Szőri Milán: Kolloidkémia

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

ORVOSI KÉMIA. Az anyag szerkezete

Kémiai kötés Lewis elmélet

A kémiai kötés magasabb szinten

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

FELADATMEGOLDÁS. Tesztfeladat: Válaszd ki a helyes megoldást!

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Molekulák alakja és polaritása, a molekulák között működő legerősebb kölcsönhatás

Fizikai kémia 2. ZH II. kérdések I. félévtől

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

Molekulák világa 2. kémiai szeminárium. Szilágyi András

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

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Atomi, illetve molekuláris kölcsönhatások és alkalmazásaik

8. Osztály. Kód. Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Szénhidrogének II: Alkének. 2. előadás

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

KONJUGÁLT KÖTÉSŰ POLIMEREK ÉS SZÉN-NANOSZERKEZETEK I. FULLERÉNEK

AZ ANYAGI HALMAZOK ÉS A MÁSODLAGOS KÖTÉSEK. Rausch Péter kémia-környezettan

Folyadékok és szilárd anyagok

b./ Hány gramm szénatomban van ugyanannyi proton, mint 8g oxigénatomban? Hogyan jelöljük ezeket az anyagokat? Egyforma-e minden atom a 8g szénben?

Az anyagszerkezet alapjai. Az atomok felépítése

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

az Anyagtudomány az anyagok szerkezetével, tulajdonságaival, az anyagszerkezet és a tulajdonságok közötti kapcsolatokkal, valamint a tulajdonságok

Toluol (Bruckner II/1 476) µ= 0.33 Debye

Heterociklusos vegyületek

Vegyületek - vegyületmolekulák

Bevezetés az általános kémiába

Koordinációs vegyületek (komplexek)

Az anyagszerkezet alapjai

R nem hidrogén, hanem pl. alkilcsoport

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Minta vizsgalap I. Karikázza be az egyetlen megfelelő válasz betűjelét! (10x1 pont) 1. Melyik sorban szerepel csak só?

dinamikai tulajdonságai

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

Közös elektronpár létrehozása

Bevezetés az általános kémiába

Minta vizsgalap (2007/08. I. félév)

Az anyagszerkezet alapjai. Az atomok felépítése

Átmenetifém-komplexek mágneses momentuma

Kolloid állapotjelzők. Molekuláris kölcsönhatások. Határfelületi jelenségek: fluid határfelületek

Kormeghatározás gyorsítóval

Elektronszínképek Ultraibolya- és látható spektroszkópia

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

KÉMIA Kiss Árpád Országos Közoktatási Szolgáltató Intézmény Vizsgafejlesztő Központ 2003

KÉMIA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

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

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Szőri Milán: Kolloidkémia

Atomi, illetve molekuláris kölcsönhatások és alkalmazásaik Példaként: atomi erő mikroszkópia

Atomi, illetve molekuláris kölcsönhatások és alkalmazásaik Példaként: atomi erő mikroszkópia

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

Az anyagi rendszerek csoportosítása

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

Összefoglaló előadás. Sav-bázis elmélet

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

I. ATOMOK, IONOK I FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Facultatea de Chimie și Inginerie Chimică, Universitatea Babeș-Bolyai Admitere 2015

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

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Kristályos szilárd anyagok

A periódusos rendszer, periodikus tulajdonságok

A fémkomplexek szerkezetéről

Koordinációs (komplex) vegyületek

Javítóvizsga feladatok 9.osztály

TANMENETJAVASLAT. Maróthy Miklósné KÉMIA éveseknek. címû tankönyvéhez

AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK

Átírás:

A hidrogénmolekula Emlékeztető: az atompályák hullámok (hullámfüggvények!) A hullámokra érvényes a szuperpozíció (erősítés és kioltás) elve! Ezt két H-atomra alkalmazva: Erősítő átfedés csomósík Energia Destabilizáció: lazítópálya Stabilizáció: kötőpálya Kioltó átfedés Azaz az atompályák (atomic orbitals: AO) lineár kombinációjával (linear combination: LC) (kötő, lazító [és nemkötő]) molekulapályákat (MO) kapunk: LCAO-MO módszer

A hidrogénmolekula Potenciális energia H. H H-H távolság kötőpálya Szimmetrikus Anti-szimmetrikus lazító pálya

A hidrogénmolekula MO-diagramja Atompályák Molekulapályák Atompálya: egyetlen atomon lokalizált Molekulapálya: Az egész molekulára delokalizált. (Esetekben jó közelítéssel mondhatjuk, hogy kevesebb, pl. két atomon lokalizált.) Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 1

A hipotetikus He 2 molekula Lazító pálya Kötő pálya Kötésrend: ½( elektronok száma kötő pályán elektronok száma lazító pályán) = 0

Kovalens kötés π kötés atomi p-pályákból azonos fázis π kötő ellentétes fázis π lazító

Kémiai kötés csomósík p p d d p d σ-kötés π-kötés δ-kötés

2. periódusbeli X 2 molekula Energia (3 db degenerált pálya) 3σ u 1π g * 1π u 3σ g 2σ u (2 db degenerált pálya) (2 db degenerált pálya) g alsó index: gerade középpontos tükrözésre szimmetrikus pálya u alsó index: ungerade középpontos tükrözésre antiszimmetrikus pálya (azaz az alak szimmetrikus de előjelet vált) számozás: azonos típusúakat csoportosítva, legkisebb energiájúaktól indulva izolált X atom 1s 2σ g 1σ( ) u 1σ g X 2 -molekula 1s 1s pályákból létrejövő MO -k kevéssé kötnek és kevéssé lazítanak (pici az energiafelhasadás), nem vesznek rész a kötés kialakításában, tekinthetjük ezeket az atom lokalizált atomi pályáknak is, elhagyhatjuk az MO diagramból. izolált X atom

2. periódusbeli X 2 molekula Kvantumkémiai számításokból tudható: Energia 3σ u 1π g * 3σ g 1π u 2σ u 2σ g 3σ u 1π g * 1π u 3σ g 2σ u 2σ g

B 2 MO diagram 2p 2p Paramágneses Kötésrend = 1 Energia 2s 2s

N 2 MO diagram 2p 2p Kötésrend = 3 diamágneses 2s 2s N-atom N 2 -molekula N-atom

O 2 MO diagram Kötésrend = 2 paramágneses Energia

F 2 MO diagram Energia Kötésrend = 1 diamágneses

Ne 2 MO diagram Kötésrend = 0 nem létező molekula Energia

A 2. periódus dimerei Energia HOMO: Legmagasabb energiájú betöltött molekulapálya (Highest occupied molecular orbital) LUMO: Legkisebb energiájú be-nem-töltött MO (Lowest unoccupied MO) SOMO: Félig betöltött MO

Heteronukleáris kétatomos molekulák LiF (gázfázisban) Energia F-atomon lokalizált nemkötő pályák (magános elektronpárok)

Hibridizáció sp-hibrid pályák Nem valós fizikai folyamat, csak kötéselméleti modellekhez előre kikeverjük az atompályákat és utána a különböző atomokon levő hibrid (és nem hibrid) pályákat keverjük molekulapályákká. (Mindezt egy lépésben is tehetnénk, de az nem szemléletes! A hibridpályákkal a térszerkezetet is könnyen megérthetjük. ) (lazító MO) Energia Be-atom egyik sp-hibrid atompályája H-atom 1s atompályája (kötő MO)

sp-hibridpályák lineáris elrendeződés

sp 2 -hibridpályák síkháromszög elrendeződés

sp 3 -hibridpályák tetraéderes elrendeződés

sp 3 d-hibridpálya trigonális bipiramisos elrendeződés

Be-atom hibridizációja Kovalens kötés többatomos molekulák hibridpályák Be sp hibridpályái F 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 hibridpályák 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 hibridpályák Metán 4 db H-atom (s-pályák) atomi pályák kombinációja A 4 db sp 3 hibrid pálya a szénatomon Ammónia A 4 db egyenértékű C-H kötés tetraéderes szimmetria nemkötő pálya magános elektronpár sp 3 hibrid 3 kombinálva H-atom pályáival, egy szabadon marad

Kovalens kötés többatomos molekulák hibridpályák H 2 O nemkötő pályák magános elektronpárok hibridizáció 1 db s-pálya 3 db p-pálya 4 db sp 3 hibrid atompálya σ-kötő pályák

Kovalens kötés többatomos molekulák π-kötés: etilén A σ-vázt sp 2 -hibridpályákból A π-kötést az ezekre merőleges maradék p-pályákból lehet kikeverni

Kovalens kötés többatomos molekulák π-kötés: acetilén A σ-vázt sp-hibridpályákból A π-kötést az ezekre merőleges maradék p-pályákból lehet kikeverni

Etilén és acetilén etilén acetilén

Delokalizált kovalens kötés: 1,3-butadién π π* Csomósíkok száma és energia nő ENERGIA π π C-C-C-C síkra merőleges csomósíkok ψ 1 : 1 elektronpár 3C-C-re, azaz 1 C-C-re 1/3 elektronpár ψ 2 : 1 elektronpár a 2 szélső C-C-re, azaz1 szélső C-C-re 1/2 elektronpár Szélső C-C-k: 1 σ + 1/3 π + 1/2 π elektronpár kötésrend: 1.83, kötéshossz: 134 pm Belső C-C: 1 σ + 1/3 π elektronpár kötésrend: 1.33, kötéshossz: 145 pm

Delokalizált kovalens kötés: benzol (C 6 H 6 ) σ-váz (sp 2 -szénatomok) atomi p-pályák delokalizált π 1 -molekulapálya teljes elektronsűrűség Aromás rendszer

Kovalens kötés Kötések erőssége kj/mol hossz C C -344 154 pm C = C +(-271) 133 pm C C +(-197) 120 pm benzol +(-156) 140 pm

Kovalens kötés Néhány érdekesség 2 x C-C > C=C 2 x C-N < C=N 2 x O-O < O=O Kötéserősség 2 x C-O ~ C=O 2 x N-N ~ N=N 3 x N-N << N 2 kötésrend (kötések száma)

Lewis-szerkezetek rajzolása Számoljuk össze a vegyértékelektronokat (ionos esetében adjuk hozzá ha negatív a töltés, vonjuk le ha pozitív): N! Rajzoljuk fel a molekula vázát egyszeres kötésekkel! A nem központi atomok körül egészítsük ki a magános elektronpárokkal a vegyértéket, úgy, hogy megfeleljen az oktett szabálynak! Számoljuk össze a felrajzolt elektronokat (kettő kötésenként és elektronpáronként)! Ha ez kisebb N-nél, akkor adjunk annyi elektront a központi atomhoz, hogy elérjük N-t! Ha az oktett szabály nem elégül ki a központi atomra, akkor hozzunk létre kettős és/vagy hármas kötéseket a ligandumok magános elektronpárjaiból! Határozzuk meg a formális töltéseket! (Pl. oxigénatom 1 db egyes kötéssel negatív.) KIVÉTELEK: 3. periódustól több, mint 8 elektron, pl. S, P elektronhiányos molekulák kevesebb, mint 8 elektron, pl. B, Al páratlan elektronszámú molekuláknál, pl. gyököknél szintén nem érvényes az oktett szabály (pl.. CH 3 )

Lewis-modell Delokalizált kötés Lewis-szerkezeti modellből ózon rezonancia határszerkezetek (a szerkezet ezek átlaga ) O-O kötésrend: 1,5 karbonát ion rezonancia határszerkezetek o c o o C-O kötésrend: 1,33

Elektronhiányos vegyületek H H B H B-atom környezetében csak 6db (3 pár) elektron oktett szabály nem teljesül! F B F F Az egyik ligandum magános elektronpárjának koordinációja H H B H H Három centrumos, két elektronos kötés (e-pár delokalizálódik a két B- és egy H-atomra) H H H N B B H H Cl Cl Cl NH 3, N magános elektronpárja koordinálódik : datív kötés Lewis-féle sav-bázis komplex

Kovalens kötés: polaritás Kötés polaritás H-H apoláris nem dipólusos molekula H-F poláris dipólusos molekula Li-H poláris Li-F ionos OXIDÁCIÓS SZÁM: Az a formális töltés, ami akkor lenne a molekula egy vizsgált atomján, ha a kötésekben levő elektronpárt teljesen a nagyobb EN-ú atomra helyeznénk. (Egyszerű ionnál megegyezik a töltéssel, elemeknél 0.)

Dipólusos és nem dipólusos többatomos molekulák A kötések dipólusmomentuma DIPÓLUSMOMENTUM (µ) µ = q d q: töltés(szétvállás) d: szeparáció (vektora: kötéshossza és iránya) A kötések dipólusmomentuma Eredő dipólusmomentum Eredő dipólusmomentum = 0

Kovalens kötés Kötés polaritás EN Polaritás H 2 0 apoláris HI ~0,5 gyengén poláris HBr ~0,7 poláris HCl ~0,9 erősen poláris HF ~1,9 igen erősen poláris NaCl ~2,1 ionos http://www.chem.ufl.edu/~chm2040/index.html

Ionos kötés Egy kis és egy nagy EN-ú elem által alkotott vegyület Na + Elektrosztatikus kölcsönhatás Rossz hő- és elektromosvezetők Cl Miért jön létre az ionos kötés? IE 1 (Na) = 496 kj/mol, EA(Cl) = 355 kj/mol Azaz a Na Na + + e nagyobb energiát igényel, mint amennyi energia felszabadul a Cl + e Cl folyamatban! Ezért nem mondhatjuk, hogy az oktett elektronszerkezet kialakulása a hajtóerő. Energianyereség a ionrácsban a Coulomb- (elektrosztatikus) kölcsönhatás (rácsenergia) miatt van; ez a folyamat hajtóerje.

Fémes kötés Kis EN-ú atomok esetében a külső pályán levő elektronok delokalizálódnak: Atomok számának növelésével egyre több pálya egyre sűrűbb energiaszintek kis gerjesztési energia jó elektromos és hővezetés

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

Elsődleges kémiai kötések gyémánt: kovalens kötések atomrács szigetelő szilícium: félvezető cézium: fémes kötés fémrács: vezető

Kémiai kötések ELSŐDLEGES MÁSODLAGOS KOVALENS IONOS FÉMES HIDROGÉN- KÖTÉS DIPÓL- DIPÓL, ION- DIPÓL, VAN DER WAALS v. DISZPERZIÓS

Hidrogénkötés víz peptidek DNS: bázispárok 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- )

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