SB
Title goes here 1
11/5/2012 1
KEMIJSKA VEZA
11/5/2012 2
Elektronska teorija valencije• Valencija (lat. valentia = moć, kapacitet)svojstvo atoma nekog elementa da se spaja s atomima drugog ili istog elementa
� Elektronska konfiguracija valentnih ljuski odreduje valentnost atomaelementa (monovalentni, polivalentni i multivalentni elementi)
� "Valentni elektroni" služe za vezivanje atoma
� "Unutarnji elektroni" ne sudjeluju u kemijskoj vezi
� Spajanjem atoma postize se energetski stabilniji sustav , pri tom atomi prelaze u drugacije elektronske konfiguracije stvaranjem:pozitivno i negativno nabijenih iona → ionska vezazajednickog elektronskog para → kovalentna veza
11/5/2012 3
� plemeniti plinovi se ne spajaju s drugim elementima (vidi ksenon (Xe))
� elektronske konfiguracije su odgovorne za reaktivnost
� Lewisova teorija kemijske veze
� ionska� kovalentna� metalna
� nije oštra podjela
pravilo okteta; Lewisove teorije; vrste veza
SB
Title goes here 2
11/5/2012 4
Na + Cl [ ]Na Cl[ ]++
� heteropolarna veza usljed dva suprotna električna pola
� kationi → mala energija ionizacije�
� anioni → velika elektronegativnost
ionska veza
11/5/2012 5
00
)()(
4
1
r
ezezEp
−+ ×⋅=πε
� Elektrostatsko privlačenje između "+" i "-" čestice predstavlja ionsku vezu,
odnosnu vezu koja drži ione zajedno (ionski par) u ionskom spoju.
εo - dielektrična konstanta prostorar0 - udaljenost između jezgri spojenih ionaz+ - nabojni broj pozitivnog iona z- - nabojni broj negativnog ionae - elementarni naboj elektronaΕp - potencijalna energija koja se oslobađa prilikom
nastajanja ionskog para
ionska veza
11/5/2012 6
Energija kristalne rešetke ionskog spojadHreakcije= DH1+DH2+DH3+DH4+DH5= -411 kJ/mol
dH1 - energija isparavanja natrija, 107.32 kJ/mol
dH2 - energija atomiziranja klora, 121.68 kJ/mol
dH3 - energija ionizacije natrija, 496.00 kJ/mol
dH4 - elektronski afinitet klora, -349 kJ/mol
dH5 - nastajanje ionskog para i energija rešetke NaCl(s), -786 kJ/mol
� energija kristalne rešetke - nastajanje 1 mola kristala iz pojedinačnih iona (na beskonačnoj udaljenosti) u plinovitom stanju
SB
Title goes here 3
11/5/2012 7
11/5/2012 8
Svojstva ionskih spojeva
1. veza izmedu iona posve je elektricneprirode
2. ionska veza nije usmjerena u prostoru
3. ionski spojevi su tvrdi s visokim talištemi vrelištem, obicno lako topljivi u vodi
4. ionski spojevi su elektroliti, odnosnovodici drugog reda
11/5/2012 9
H .B... C N O F Ne. .
..
..
......
... .
..
KOVALENTNA VEZA� homopolarna veza ili veza elektronskog para ili
kemijska veza
� Valentni elektroni nekog atoma prikazuju se Lewisovim točkastim simbolima
SB
Title goes here 4
11/5/2012 10
H .B... C N O F Ne. .
..
..
......
... .
..
H + Cl H Cl
P + 3 Cl P ClCl
Cl
CH
H
H
H
11/5/2012 11
Osnovne postavke
� zajednički elektronski par čini jednu kovalentnuvezu (crtica)
� pravilo okteta - struktura plemenitog plina
� oktetna struktura je posljedica, a ne uzrok kemijske veze
� veza nastaje zbog povoljnijeg (nižeg) energetskog stanja
� slobodni elektronski par ne sudjeluje u kemijskoj vezi
11/5/2012 12
usporedba svojstava ionskog i kovalentnog spoja
svojstvo NaCl (ionski spoj) CCl4 (kovalentni spoj)
izgled bijela krutina bezbojna tekućina
talište (oC) 801 -23
vrelište (oC) 1413 76.5
gustoća (g cm-3) 2.17 1.59
topljivost u vodi velika vrlo slaba
električna vodljivost
čvrsto slaba slaba
talina ili otopina dobra slaba
SB
Title goes here 5
Karakteristike veze
� red veze
� duljina i kut veze
� jakost (energija ) veze
Karakteristike veze
� red veze - broj zajedničkih elektronskihparova u molekuli podjeljen s brojematoma vezanih na centralni atom
1 32 3 el para2 atoma na središnji O
= 1.5
Karakteristike veze� duljina veze - udaljenost između jezgri dvaju
atoma koji sudjeluju u vezi (±10%)ovisi o veličini atoma koji sudjeluju u vezi
• kut veze - kut što ga međusobno zatvaraju dvije veze
90o 120o
C – C154 pm
C = C134 pm
C ≡ C121 pm
C – N147 pm
C – O143 pm
C – F141 pm
C – C154 pm
i redu veze
SB
Title goes here 6
Karakteristike veze
� jakost veze - energija koju je potrebnodovesti da bi se veza prekinula
C – C346 kJ/mol
C = C602 kJ/mol
C ≡ C835 kJ/mol
11/5/2012 17
Geometrija molekule
� Lewisove strukture ne odgovaraju na pitanje o gemoetriji molekule
� elektronski parovi u valentnoj ljusci atoma međusobno se odbijaju, štouzrokuje da njihova međusobna udaljenost bude maksimalna
� ovakav pristup naziva se izvorno VSEPR - Valence-Shell Electron-Pair Repulsion model
11/5/2012 18
� najjače se međusobno odbijaju slobodni elektronski parovi;
� zatim slobodni elektronski par i zajednički elektronski par;
� najslabije se međusobno odbijaju zajednički elektronski parovi.
SB
Title goes here 7
A) na centralnom atomu imamo samo zajedničke elektronske parove
Elektronski paroviukupno vezi slobodni
razmještaj elektronskih parova geometrija molekule primjer
B) na centralnom atomu imamo jedan ili više zajedničkih elektronskih parova zajedno s jednim ili višeslobodnih elektronskih parova
11/5/2012 20
� fizikalna i kemijska svojstva, kao što su talište, vrelište, gustoća, vrste reakcija u kojima molekula učestvuje, proizlaze iz geometrije molekule.
� geometrija se ne može uvijek predvidjeti iz Lewisove strukture, duljina veza i kut među njima mora se odrediti eksperimentalno.
11/5/2012 21
� kvantna mehanika - valna priroda elektrona� sila koja međusobno povezuje atome u molekuli
je elektrostatska sila privlačenja između pozitivnog naboja jezgara i negativnog naboja elektrona (jednako kao i u atomu).
� u atomu u odnosu na molekulu ne postoji elektrostatsko obijanje između pozitivno nabijenih jezgara (postoji samo odbijanje elektrona)!
� da bi molekula postojala sile privlačenja moraju prevladavaju nad silama odbijanja ⇒ Energijamolekule manja je od energije razdvojenihatoma
SB
Title goes here 8
11/5/2012 22
� Približavanjem atoma djeluju međusobno jezgre A i B i elektroni e1 i e2 Coulommbovim privlačnim (zeleno) i odbojnim silama (crveno):
a) međusobno privlačenje jezgre A i elektrona e1
b) međusobno privlačenje jezgre A i elektrona e2
c) međusobno privlačenje jezgre B i elektrona e2
d) međusobno privlačenje jezgre B i elektrona e1
e) međusobno odbijanje elektrona e1 i e2
f) međusobno odbijanje jezgara A i B
11/5/2012 23
� Kako se približavanjem atoma smanjuje razmak među jezgrama A i B, zbog međusobnog privlačenja od a) do d), pada energija sustava. Međutim, daljim smanjivanjem razmaka među jezgrama raste energija sustava zbog međusobnih odbijanja pod e) i f).
� Potencijalna energija promatranog sustava ovisna je o tim međudjelovanjima prema izrazu:
11/5/2012 24
minimum krivulje je određen energijom i duljinom veze.
udaljenost
Pot
enci
jaln
a e
nerg
ija
� Za svaku pojedinu udaljenost jezgara moguće je izračunati energiju, valnu funkciju i raspodjelu elektronske gustoće
SB
Title goes here 9
11/5/2012 25
� TVV predpostavlja da elektroni u molekuli zauzimaju atomske orbitale pojedinih atoma u vezi
� pri nastanku veze po jedna valentna orbitala dvaju atoma što stupaju u vezu međusobno se djelomično preklope
� dva elektrona, suprotnog spina, smještaju se u preklopljene orbitale
� elektronski par u preklopljenim orbitalama zove se zajednički elektronskipar jer na njega djeluju obje jezgre čineći vezu
Teorija valentne veze
Pot
enci
jaln
a E
nerg
ija
Teorija valentne veze� Preklapanjem orbitala nastaju lokalizirane
veze među atomima
H1s
H1s
Obje veze suσ veze
σσ
3s 3px 3py 3pz
S
11/5/2012 27
Teorija valentne veze� veza koja nastaje preklapanjem atomskih orbitala duž osi koja
povezuje jezgre atoma zove se σ (sigma) veza
� veza koja nastaje preklapanjem atomskih orbitala tako da se one preklapaju bočno, odnosno iznad i ispod osi koja povezuje jezgreatoma zove se π (pi) veza
SB
Title goes here 10
11/5/2012 28
CH
H
H
H
problem metana
ugljik
� ugljik bi trebao biti dvovalentan
� ugljik 4-valentan + veze su iste energije
� geometrija metana
11/5/2012 29
Teorija valentne veze� Lewisova teorija ne predviđa geometriju (orijentaciju u prostoru)
molekule
� Dvoatomne molekule se mogu prikazati jednostavnim preklapanjem atomskih orbitala
� da se objasne veze u složenim molekulama TVV se koristi pojmom hibridnih orbitala
CH
H
H
H
????
Be
prazne porbitale
sp orbitale
BeCl2 - obje veze su istei pod kutem od 180o
Cl–Be–Cl
linearna molekula, dvije σ veze
Be*
SB
Title goes here 11
B
sp2 orbitale prazna porbitala
F
F FB
trokut u ravnini, tri σ veze
B*
BF3 - sve tri veze su isteduljine i pod kutom od 120o
11/5/2012 32
C
sp3 orbitale
CH4 - svečetiri veze suisteduljine i pod kutem od 109.5o
H
H
H
HC
Tetraedar, četiri σveze
C*
SB
Title goes here 12
11/5/2012 34
11/5/2012 35
� mješanjem ili hibridizacijom teorija valentne veze tumači postojanje energijskiekvivalentnih σ-veza
�sp - hibridizacija 2 energijski iste veze→→→→ pravac
�sp2 - hibridizacija 3 energijski iste veze→→→→ trokut
�sp3 - hibridizacija 4 energijski iste veze→→→→ tetraedar
�sp3d - hibridizacija 5 energijski istih veza →→→→ trigonska bipiramida
�sp3d2 - hibridizacija 6 energijski istih veza →→→→ oktaedar
Hibridizacija atomskih orbitala
11/5/2012 36
•dvostruka veza→ C2H4 eten, jednaπ i jednaσ veza
•trostruka veza→ C2H2 etin, jednaσ i dvije π veze
Višestruka kovalentnaveza
SB
Title goes here 13
C2H4
sp2
sp2
sp2 sp2
sp2
sp2
H2C=CH2
C
C2H2 C
H-C≡C-H
11/5/2012 39
Teorija molekulskih orbitala
� objašnjenje magnetskih svojstava spojeva
� molekulska orbitala opisuje način na koji se elektroni rasprostiru preko svih atoma u molekuli i tako ih vezuju zajedno-sve orbitalesvih atoma sudjeluju u stvaranju kemijske veze
� molekulske orbitale nastaju preklapanjem atomskih or bitala koje imaju sli čnu energiju
� u molekuli se preklapaju sve atomske orbitale
SB
Title goes here 14
11/5/2012 40
vezna σ ΜO
negativno preklapanje
pozitivno preklapanje
molekulske orbitale nastaju preklapanjem atomskih orbitala
protuvezna σ∗ΜO
11/5/2012 41
preklapanje može biti:
pozitivno preklapanje → nastaje vezna MO
+ + ++ σ - veza
+
++
π - veza+
+
negativno preklapanje → nastaje protuvezna MO
++++ σ - veza*
+ +
+
+
+
π - veza*
*
SB
Title goes here 15
nulto preklapanje → nevezna MO
+
+++
+
negativno preklapanje
pozitivno preklapanje vezna π ΜΟ
protuvezna π∗ΜΟ
negativno preklapanje
pozitivno preklapanje vezna σ ΜΟ
protuvezna σ∗ΜΟ
11/5/2012 45
•elektron koji popunjava veznu molekulsku orbitalu ima povećanu vjerojatnost nalaženja u prostoru između dvapovezana atoma (a), a onaj koji popunjava protuveznu je iztog prostora izključen (b)
SB
Title goes here 16
molekula B2
Top Related