Kémiai kötések.

Az előadások a következő témára: "Kémiai kötések."— Előadás másolata:

1 Kémiai kötések

2 Az ionkötés létrejöttének feltétele: DEN ≥ 2
Az ionos kötés 1. Klór: 1s22s22p63s23p5 Kloridion: 1s22s22p63s23p6 (Argonszerkezet) Nátrium: 1s22s22p63s1 Nátriumion: 1s22s22p6 (Neonszerkezet) Ha két atom közül az egyik egy vagy több elektront ad át a másiknak, és ezáltal mindkét atomtörzs körül nemesgáz-szerkezetű (ns2np6) elektronburok jön létre, ionos kötésről beszélünk. Az ionkötés eredményeként kationok és anionok jönnek létre. Az ionkötés létrejöttének feltétele: DEN ≥ 2 Az ionkötésű vegyületekben a pozitív és a negatív ionokat az elektrosztatikus vonzás tartja össze. Az ionkötésű vegyületek képlete csak azt fejezi ki, hogy benne milyen a kationok és az anionok aránya. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

3 Az ionos kötés 2. Klór: 1s22s22p63s23p5 Kloridion: 1s22s22p63s23p6
(Argon-szerkezet) Kalcium: 1s22s22p63s23p64s2 Kalciumion: 1s22s22p63s23p6 Ionkötés összetett ionok között is létrejöhet. Ilyen pl. az ammóniumion és a karbonátion: TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

4 Az kovalens kötés létrejöttének feltétele:
A kovalens kötés Az atomos állapot a természetben általában nem stabilis. Ez alól csak a zárt, stabilis elektronszerkezetű nemesgázok képeznek kivételt. Párosítatlan elektronok a két (vagy több) atommag vonzásterében új, ún. molekulapályát azaz kovalens kötést hoznak létre. Az kovalens kötés létrejöttének feltétele: DEN < 2 TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

5 molekulapályák. A szigma-kötés
kötéstengely kötést létrehozó pályák tengelye A szigma-kötés akkor jön létre, ha a kötést létrehozó atompályák és a kötéstengely iránya azonos. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

6 molekulapályák. A pí-kötés
A pí-kötés akkor jön létre, ha a kötést létrehozó atompályák és a kötéstengely iránya egymásra merőleges. A pí-kötés a szigma-kötéshez képest gyengébb és könnyebben támadható. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

7 A többszörös kovalens kötés
Ha a kötésben lévő atomokban két, vagy három párosítatlan elektront van, akkor lehetőség van a kettős illetve a hármas kötés létrejöttére. A többszörös kötésben az egyik mindig szigma-, a többi pedig pí-kötés. pí-kötés szigma-kötés Az egyszerűsített jelölésben nem teszünk különbséget szigma- és pí-kötés között. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

8 Példa hármas kötésre Az etin (acetilén, C2H2) molekulában a szénatomok között három kovalens kötés van. Az egyik szigma-, a másik kettő pedig pí-kötés. Az egyszerűsített jelölésben nem teszünk különbséget szigma- és pí-kötés között. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

9 A delokalizált kötés A benzol (C6H6) molekulában a szénatomok között, valamint a szénatomok és a hidrogénatomok között egyszeres kovalens kötések vannak. A szén a négy vegyértékelektronjából a szigma-kötésekhez hármat használt el, így minden szénatomnak van egy p-pályán lévő, párosítatlan elektronja. A p-pályán lévő elektronok közös molekulapályát hoznak létre a benzolgyűrű síkja alatt, illetve felett. Az egyszerűsített jelölésben a hidrogéneket nem jelöljük: Ha a kötésben résztvevő elektronok kettőnél több atom erőteréhez tartoznak, delokalizált kötésről beszélünk. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

10 A delokalizált kötés ÖSSZETETT ionokban
A nitrogén vegyértékelektronjainak száma 5: 5 db elektron Az oxigén vegyértékelektronjainak száma 6: 18 db elektron Az ion egy negatív töltéséhez kell +1 elektron: 1 db elektron Összesen: 24 db elektron A nitrátion: Kötő elektronpárban van: 6 db elektron Nemkötő elektronpárban van: 12 db elektron Delokalizált molekulapályán van: 6 db elektron Összesen: 24 db elektron Szigma váz és a nemkötő elektronok: A delokalizált kötés jelölése: 6 e– TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

11 Poláris és apoláris kötés 1.
Ha a kovalelens kötést azonos atomok hozzák létre, a kötés szimmetrikus lesz, a kötő elektronok egyenlő arányban tartoznak mindkét atomtörzshöz. + A szimmetrikus elrendezésből következik, hogy a pozitív és negatív töltések súlypontja megegyezik. A kötést apolárisnak nevezzük. Ha a kovalelens kötést különböző atomok hozzák létre, a kötés aszimmetrikus lesz, a kötő elektronok nagyobb mértékben tartoznak ahhoz az atomhoz, amelyiknek nagyobb az elektronvonzó képessége, vagyis az elektronegativitása. A pozitív és negatív töltések súlypontja nem esik egybe. EN = 2, EN = 3,0 Az ilyen kötést polárisnak nevezzük. H Cl TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

12 Poláris és apoláris kötés 2.
Az apoláris, a poláris és az ionos kötés között nincs éles átmenet. apoláris poláris ionos DEN 0, ,0 EN Polaritás H2 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 A csak apoláris kötéseket tartalmazó molekula biztosan apoláris. Ha a molekula kötései polárisak, akkor a molekula szimmetriája dönti el, hogy a poláris kötések mellett a molekula poláris-e. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

13 A metán (CH4) szerkezete
A szén körül lévő négy kötőelektronpár a térben olyan helyzetű, hogy azok egymástól a lehető legtávolabb legyenek. A metánban a szén mind a négy vegyértékével egy tetraéder egy-egy csúcsa felé mutat. A kötésszög 109,5 fok. A hidrogének a négy csúcsban helyezkednek el. A metánban a kötések apolárisak. (DEN = 0,4) ezért a molekula is apoláris. Mivel szimmetrikus a szerkezete, a metánnal analóg szerkezetű vegyületek akkor is apolárisak, ha a kötések polárisak. Ilyen pl. a CCl4. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

14 Az ammónia (NH3) szerkezete
Az ammóniában a nitrogénnek csak három párosítatlan elektronja van, így csak három hidrogénnel hoz létre kötést (NH3). Szerkezete hasonló a metánhoz de a kötésszög kisebb lesz, a nemkötő elektronpár taszító hatása miatt. (107 fok). A hidrogének a torzult tetraéder három csúcsa felé mutatnak. Az ammóniában a kötések polárisak. (DEN = 0,9). Mivel a molekula sem szimmetrikus, így a molekula is poláris. Az ammóniában egyszerűsített ábrázolása: TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

15 A víz (H2O) szerkezete A vízben az oxigénnek csak két párosítatlan elektronja van, így csak két hidrogénnel hoz létre kötést (H2O). Szerkezete hasonló a ammóniához, de a kötésszög még kisebb lesz a két nemkötő elektronpár taszító hatása miatt. (105 fok). A hidrogének a torzult tetraéder két csúcsa felé mutatnak. A vízben a kötések polárisak. (DEN = 1,4). Mivel a molekula sem szimmetrikus, így a molekula is erősen poláris. A vízmolekula egyszerűsített ábrázolása: TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

16 A datív kötés Mivel az ammónia molekulája poláris, a nemkötő elektronpárja képes megkötni egy protont. A protont tekinthetjük úgy, mint az elektronjától megfosztott hidrogénatom, vagyis hidrogénion: Egyszerűsített ábrázolás: NH3 + H+ = Az ammóniumionban a kialakuló új kötés elektronpárjának mindkét elektronját az egyik atom (a nitrogén) adta. Az ilyen kötést datív kötésnek nevezzük. A vízmolekula az ammóniához hasonlóan képes protont felvenni: Egyszerűsített írásmóddal: H2O + H+ = H3O+ TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

17 A fémes kötés A fémes kötésben a fématomtörzset a vegyértékelektronokból álló delokalizált elektronok veszik körül. Valamennyi elektron valamennyi atomtörzshöz tartozik. Az elektronok könnyen mozognak, így a fémek jól vezetik az elektromos áramot. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

18 Másodrendű kötések Az anyagi halmazok tulajdonságait, a halmazállapotukat elsődlegesen a halmazt felépítő részecskék között kialakuló kölcsönhatások határozzák meg. Ezeknek a kölcsönhatásoknak a mértéke igen eltérő lehet, egyben azonban megegyeznek: az erők hatótávolsága igen kicsi. Azoknak az erőknek az összességét, amelyek egy adott anyag részecskéi között összetartó erőként hatnak, kohéziónak nevezzük. Vannak olyan anyagok, amelyekben a halmazt felépítő részecskék között ún. elsőrendű kötőerők működnek. Ilyen anyagi halmazok az ionvegyületek, a fémek és az atomrácsos kristályok. Az elsőrendű kötésekkel összekapcsolódó részecskék között a kohézió nagy, így azok jellemzően szilárd halmazállapotú, kristályos szerkezetű anyagok. Kohézió azonban nemcsak elsőrendű kötésből származhat. A molekulákból álló anyagi halmazokban is működnek összetartó erők. Az anyagi halmazok részecskéi között fellépő kötőerőket másodrendű kötéseknek nevezzük. A másodrendű kötések erőssége nagyságrendekkel kisebb, mint az elsőrendű kötéseké, felbontásukhoz kisebb energia is elegendő. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

19 A hidrogénkötés O H O H EN = 3,0 EN = 2,1
A vízmolekula poláris kötéseket tartalmaz. A hidrogén felöl pozitív, az oxigén felöl negatív. Az egyik molekula oxigén felöli negatív töltésfeleslege a másik molekula hidrogén felöli részlegesen pozitív részével kölcsönhatásba lép. EN = 3,0 H O Az így kialakuló kölcsönhatást hidrogénkötésnek nevezzük. A kialakuló a hidrogénkötés több molekulára is kiterjedhet. EN = 2,1 Egyszerűsített ábrázolással: TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

20 A hidrogénkötés kialakulásának feltételei
1. Magános elektronpár egy nagy elektonegativitású atomon 2. Egy nagy elektonegativitású atomhoz (F, O, N) közvetlen kapcsolódó hidrogénatom DNS: bázispárok víz peptidek TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

21 Van der Waals kölcsönhatások
1. Orientációs hatás: Poláris molekulák között hat, a molekulák irányítottan, rendezetten igyekszenek elhelyezkedni. ion-dipól dipól-dipól pl. éter (folyadék állapot) pl. sók vizes oldata 2. Indukciós hatás: A töltések a szomszédos molekulákban további töltéseltolódást okoznak. TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

22 Van der Waals kölcsönhatások
3. Diszperziós hatás: Az atomburok és az atommag egymáshoz képesti rezgés miatt jön létre. Pl.: alkánok (paraffin), kondenzált nemesgázok apoláris molekula másik apoláris molekula fluktuáció Johannes Diderik van der Waals (1837  1923) Nobel-díj: 1910 TÁMOP B.2-13/ „ORSZÁGOS KOORDINÁCIÓVAL A PEDAGÓGUSKÉPZÉS MEGÚJÍTÁSÁÉRT”

23 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!