część 2 - pro chemia

Transkrypt

część 2 - pro chemia
2016-10-20
Przewidywanie geometrii cząsteczek typu AXn
czyli model odpychania się par elektronowych powłoki walencyjnej
(VSEPR - Valence-Shell Electron-Pair Repulsion).
W cząsteczce wiążące pary elektronowe oraz wolne pary elektronowe
utworzone przez elektrony walencyjne znajdują się możliwie najdalej od siebie,
aby ich wzajemne odpychanie było jak najmniejsze.
LH = σP + WP
LH – liczba orbitali zhybrydyzowanych
σP – liczba par wiążących typu σ
WP – liczba wolnych par elektronowych
WP – połowa różnicy liczby elektronów walencyjnych atomu centralnego
(w przypadku jonów odpowiednio powiększonej lub pomniejszonej)
oraz liczby potrzebnej do uzupełnienia oktetu w atomach X (lub dubletu – dla H)
3. Cząsteczki i wiązania
17
Przykłady zastosowania VSEPR
Liniowa
AX2
LH = 2
sp
WP = 0
Płaska
trójkątna
AX3
LH = 3
sp2
WP = 0
LH = 3
sp2
WP = 1
Kątowa
AX2
3. Cząsteczki i wiązania
wolna para
18
1
2016-10-20
Przykłady zastosowania VSEPR
Tetraedr
AX4
LH = 4
sp3
WP = 0
Piramida
trójkątna
AX3
LH = 4
sp3
WP = 1
LH = 4
sp3
WP = 2
Kątowa
AX2
3. Cząsteczki i wiązania
19
Przykłady zastosowania VSEPR
Zdeformowany
tetraedr
AX4
„Litera T”
AX3
Liniowa
AX2
wolna
para
Oktaedr
AX6
3. Cząsteczki i wiązania
LH = 5
sp3d
WP = 1
wolne
pary
LH = 5
sp3d
WP = 2
wolne
pary
LH = 5
sp3d
WP = 3
LH = 6
sp3d2
WP = 0
wolna
para
20
2
2016-10-20
Cząsteczka benzenu
• kąty między wiązaniami
równe 120°
• wszystkie wiązania C-C
mają taką samą długość
120°
hybrydyzacja sp2
tworzenie orbitali typu σ
- czołowe nakładanie
orbitali zhybrydyzowanych sp2
3. Cząsteczki i wiązania
21
Cząsteczka benzenu – orbitale zdelokalizowane
tworzenie orbitali
typu π
- boczne
nakładanie
orbitali 2pz
kontur
orbitalu
wiążącego
πdel2p
Z sześciu orbitali atomowych 2pz powstaje sześć orbitali πdel2p:
trzy wiążące i trzy anywiążące
kontury obsadzonych orbitali wiążących πdel
3. Cząsteczki i wiązania
22
3
2016-10-20
Cząsteczka benzenu – konfiguracja elektronowa
[C6H6]: KKKKKK (σCH)12(σCC)12(πdel)6
RW 
Rząd wiązania C-C:
1 LEW  LEA 1 18

 1,5
2
LWZ
2 6
3. Cząsteczki i wiązania
23
Cząsteczki liniowe
Cząsteczki dwuatomowe
Cząsteczki dwuatomowe
homojądrowe: H2, N2, O2 itd.
heterojądrowe: HF, NO itd.
Cząsteczki trójatomowe: CO2, BeCl2
Cząsteczki trójatomowe: HCN
Inne cząsteczki: C2H2
3. Cząsteczki i wiązania
24
4
2016-10-20
Cząsteczki płaskie
Kątowe cząsteczki trójatomowe:
Trójkątne cząsteczki czteroatomowe:
H2O, SO2, NO2
BF3, SO3, CO32-
Eten i jego pochodne:
3. Cząsteczki i wiązania
25
Cząsteczki przestrzenne
Piramida trójkątna:
NH3, PCl3, ClO3
-
Tetraedr (czworościan foremny):
CH4, NH4+, SO42-,
Oktaedr (ośmiościan foremny):
SF6, Fe(CN)64-, Co(NH3)63+
3. Cząsteczki i wiązania
26
5
2016-10-20
Cząsteczki związków organicznych
ich kształt i symetria zależy od
– hybrydyzacji atomów C
• sp3 – przy wiązaniach pojedynczych (CH3-, -CH2-),
kąty między wiązaniami ok. 109º
• sp2 – przy wiązaniach podwójnych C=C, C=O i w pierścieniach
aromatycznych, kąty między wiązaniami ok. 120º
• sp – przy wiązaniach potrójnych (CC, CN),
kąty między wiązaniami ok. 180º
– rotacji fragmentów cząsteczki wokół wiązań pojedynczych
(możliwość tworzenia różnych konformacji)
3. Cząsteczki i wiązania
27
Przykładowe konformacje
Etan C2H6
naprzemianległa
naprzeciwległa
Cykloheksan C6H12
„krzesło”
3. Cząsteczki i wiązania
„łódka”
28
6