Wykład z Chemii Ogólnej

Część 2Budowa materii: od atomów do układów molekularnych

2.2. BUDOWA CZĄSTECZEK

Katedra i Zakład Chemii FizycznejCollegium Medicum w Bydgoszczy

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w ToruniuProf. dr hab. n.chem. Piotr Cysewski

piotr.cysewski@cm.umk.pl

www.chemfiz.cm.umk.pl/dydaktyka

BUDOWA CZĄSTECZEKBudowa cząsteczki: Kształt cząsteczki Konfiguracja elektronowa Ilość i rodzaj wiązań Długość wiązań Kąt wiązania Energia wiązania

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 22.2. Elementy budowa materii

Typy orbitali molekularnych

Orbitale atomowe Orbitale molekularne

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 32.2. Elementy budowa materii

Typy orbitali molekularnych

Orbitale atomowe Orbitale molekularne

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 42.2. Elementy budowa materii

Typy orbitali molekularnych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 52.2. Elementy budowa materii

+

+

*

2p + 2p 2p

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCHCZĄSTECZKI WODORU I HELU (HIPOTETYCZNEJ)

E

1s

1s*

1s 1s

E

1s

1s*

1s 1s

Rząd wiązania = 1/2 (liczba elektronów wiążących – liczba elektronów antywiążących)

H2 = 1/2 (2 - 0) = 1He2 = 1/2 (2 - 2) = 0molekuła niestabilna (nie istnieje)

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 62.2. Elementy budowa materii

CZĄSTECZKA AZOTU: N2

Konfiguracja elektronowa cząsteczki azotu:

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 72.2. Elementy budowa materii

2s

2s

2p2p

2s

E2s*

2p

2p*

2p

2p*

N2 jest diamagnetykiem

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

CZĄSTECZKA AZOTU: N2

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 82.2. Elementy budowa materii

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

CZĄSTECZKA TLENU: O2

Konfiguracja elektronowa cząsteczki tlenu:

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 92.2. Elementy budowa materii

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

2s

2s

2p2p

2s

E

2s*

2p

2p*

2p

2p*

O2 jest paramagnetykiemCZĄSTECZKA TLENU: O2

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 102.2. Elementy budowa materii

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

Konfiguracja elektronowa cząsteczki

tlenu:

Multipletowość:

M = 2S + 1

Reagujące cząsteczki m muszą być o tej samej

multipletowości !

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 112.2. Elementy budowa materii

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

Co jest źródłem energii w procesach życiowych komórek?

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 132.2. Elementy budowa materii

CZĄSTECZKA FLUOROWODORU: HF

PRZYKŁAD CZĄSTECZEK HETEROATOMOWYCH

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 152.2. Elementy budowa materii

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 162.2. Elementy budowa materii

CZĄSTECZKA TLENKU WĘGLA: CO

2s

2s

2p

2p

2s

E2s*

2p

2p*

2p

2p*

C OCO

struktura o niewielkim momencie dipolowym, mimo

dość znacznej różnicy elektroujemności pomiędzy

atomami węgla i tlenu.

BUDOWA CZĄSTECZEK DWUATOMOWYCH

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 172.2. Elementy budowa materii

Budowa cząsteczek wieloatomowych HYBRYDYZACJA

Przestrzenne rozmieszczenie orbitali zhybrydyzowanych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 182.2. Elementy budowa materii

cząsteczka metanu jest apolarna

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 192.2. Elementy budowa materii

CZĄSTECZKA ETANU

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 202.2. Elementy budowa materii

Budowa cząsteczek wieloatomowych

CZĄSTECZKA AMONIAKU NH3

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 212.2. Elementy budowa materii

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 222.2. Elementy budowa materii

INNE CZĄSTECZKI ELEKTRONOWE

cis - 1,2 dichloroethylene trans - 1,2 dichloroethylene

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 242.2. Elementy budowa materii

MOLEKULARNE ORBITALE ZDELOKALIZOWANE

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Budowa cząsteczek wieloatomowych

CZĄSTECZKA ETINU (ACETYLENU)

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 262.2. Elementy budowa materii

TEORIA VSEPR

Obliczanie liczby przestrzennej

PW - liczba par elektronowych tworzących wiązanie i jest równa liczbie atomów B jest przyłączonych do atomu centralnego A

WPE - liczba wolnych par elektronowych atomu centralnego. Oblicza się ją odejmując od liczby elektronów walencyjnych atomu centralnego A, taką liczbę elektronów, jaka jest potrzebna do uzupełnienia konfiguracji wszystkich atomów B i dzieli się przez 2

WPE = 1/2 [liczby elektronów walencyjnych atomu A pomniejszona o liczbę elektronów potrzebną do uzupełnienia oktetów (lub dubletów dla wodoru) dla n atomów B]

np.: dla PCl5 PW = 5, dla COCl2 PW = 3, dla SO4-2 PW = 4

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 272.2. Elementy budowa materii

Związek liczby przestrzennej z kształtem cząsteczkiDla jonów ujemnych zwiększa się, a dla jonów dodatnich zmniejsza się liczbę elektronów walencyjnych o ładunek jonu.

Budowa cząsteczek wieloatomowych

Struktury przestrzenne cząsteczek typu ABn bez wolnych par elektronowych przy atomie centralnym.

Struktura cząsteczek w zależności od ilości wiążących i wolnych par A - atom centralny, B - ligandy, E - wolne pary elektronowe

Przykładowe pytania

Co sądzisz o momentach dipolowych cząsteczek:

H2,O2,CO,N2?

A. są równe zeru B. są równe zeru dla H2 i O2

C. są różne od zera D. są równe zeru dla O2,H2,N2.

Jon NH4+ ma kształt:

A. tetraedyczny B. liniowyC. trygonalny D. żaden z powyższych

Odp.D

Odp.A

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 312.2. Elementy budowa materii

Rysunki obrazują powstawanie orbitali molekularnych:

Przykładowe pytania

odp. D

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 322.2. Elementy budowa materii

A. 2B. 3C. 4D. 5E. 6

odp. E

W poniższej cząsteczce cukru prostego wskaż ilość atomów węgla o liczbie przestrzenne 4 (hybrydyzacja sp3)

Które z poniższych zdań jest prawdziwe:

A. wiązania C - C jest krótsze od wiązania C = CB. wiązanie C = C jest dłuższe od wiązania C C C. promień jonu Mg2+ jest większy od promienia atomu MgD. promień atomu Cl jest mniejszy od promienia jonu Cl-

odp. B, D

Przykładowe pytania

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 332.2. Elementy budowa materii

Przykładowe pytania

Jaka jest liczba przestrzenna atomów 2 i 3 dla poniższego związku?

A. 1B. 2C. 3D. 4E. 5

odp. D

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej str. 2.2 / 342.2. Elementy budowa materii