WIĄZANIA CHEMICZNE
Atomy oprócz niektórych gazów szlachetnych łączą się ze sobą lub z innymi atomami. Mówimy, że istnieje między nimi wiązanie chemiczne.
Wiązanie chemiczne powstaje przede wszystkim na skutek zmian położenia elektronów walencyjnych.
Wiązanie chemiczne tworzy się gdy energia powstałej cząsteczki jest niższa niż suma energii atomów z których ta cząsteczka powstała, zatem gdy prowadzi to do uwolnienia energii.
Zmiana energii układu przy tworzeniu się wiązania A—B.
RAB długość wiązania A—B (pm.)
DAB energia wiązania, energia którą trzeba zużyć do rozerwania wiązania chemicznego lub która będzie uwolniona przy powstaniu wiązania chemicznego w KJ · mol-1.
Podział na rodzaje wiązań ma przede wszystkim znaczenie dydaktyczne, pozwalające na przewidywanie przebiegu reakcji i ocenę jej produktów. Podział wiązań między atomami na jonowe, kowalencyjne i metaliczne, przejścia między poszczególnymi typami wiązań są płynne.
Zasadniczo dzielimy wiązania na jonowe, kowalencyjne i metaliczne.
WIĄZANIA MIĘDZY ATOMAMI.
Wiązanie jonowe.
Wiązanie jonowe jest wynikiem przede wszystkim przyciągania się kationów i anionów. Nie ma wiązań 100 % jonowych. Zawsze jest pewien udział wiązania kowalencyjnego.
Kryształ chlorku potasu KCl.
Substancje jonowe tworzą uporządkowane struktury krystaliczne, mają wysokie temperatury topnienia (t.t.) i są kruche. Rozpuszczone we wodzie tworzą roztwory elektrolitów, stopione przewodzą prąd elektryczny.
Wiązanie jonowe dobrze tłumaczy właściwości związków z bloku s (litowce i berylowce – niski potencjał jonizacji) z niemetalami bloku p (tlenowce i fluorowce – wysokie powinowactwo elektronowe). Jony mają konfiguracje elektronowe najbliższych gazów szlachetnych.
Wielkości promieni kationów i atomów (promień metaliczny), dla boru promień kowalencyjny (pojedyncze wiązanie).
kationy są zdecydowanie mniejsze niż wyjściowe atomy, (dlaczego) ?
Wielkości promieni anionów w porównaniu do promieni atomów (promień kowalencyjny dla pojedynczego wiązania)
Aniony są zdecydowanie większe niż wyjściowe atomy, dlaczego ?
WZORY LEWISA ATOMÓW I JONÓW.
K 1s22s22p63s23p64s1 , jon potasu K+ 1s22s22p63s23p6, wz. L. K+
Cl 1s22s22p63s23p5 , jon chloru Cl- 1s22s22p63s23p6, wz. L.
Tl [Xe]6s24f145d106p1 = [Xe]4f145d10 6s26p1, wzór Lewisa
Tl+ [Xe]6s24f145d10 = [Xe]4f145d10 6s2, wzór Lewisa
Podaj wzór Lewisa azotku magnezu. χN (3.0) – χMg (1.3) = 1.7
Mg: 1s22s22p63s2, jon magnezu Mg2+ 1s22s22p6, wzór Lewisa Mg2+
1s22s22p3, jon azotu N3- 1s22s22p6, wzór Lewisa
Wzory Lewisa metali przejściowych i kationów metali przejściowych
Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 , jon Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5,
Przeważnie nie pisze się wzorów Lewisa dla metali przejściowych i ich kationów.
WIĄZANIE KOWALENCYJNE
Niemetale także łączą się między sobą. H2, Cl2, S8, P4.
Atomy tworząc związki kowalencyjne łączą się przez uwspólnienie par elektronowych aby uzyskać konfiguracje elektronowe gazów szlachetnych. Atomy dążą do skompletowania oktetów przez uwspólnienie par elektronowych.
Wartościowość (walencyjność) jest to liczba wiązań kowalencyjnych które może stworzyć atom danego pierwiastka.
WZORY LEWISA CZĄSTECZEK KOWALENCYJNYCH
1. W cząsteczce z reguły atom najmniej elektroujemny jest atomem centralnym
2. Atom wodoru tworzy tylko wiązania pojedyncze.
3. Terminalne fluorowce tworzą tylko wiązania pojedyncze.
4. W kwasach tlenowych atomy wodoru są połączone z atomami tlenu, a te z kolei z atomem centralnym.
5. Najbardziej trwałe z kilku możliwych struktur są te, w których ładunki formalne są najbardziej zbliżone do 0, gdyż to oznacza, że niezbyt zmienił się rozkład elektronów w porównaniu do wolnych atomów. Ładunki formalne to nie są stopnie utlenienia.
6. Atomy centralne z drugiego okresu dążą do stworzenia konfiguracji oktetu. Nie ma rozszerzenia oktetu.7. Dla atomów centralnych z 13 grupy układu okresowego, często niemożliwe jest utworzenie oktetu. Powstałe związki posiadają tzw. luki elektronowe. Są to kwasy Lewisa. Podobnie związki BeX2.
8. Atomy centralne trzeciego i dalszych okresów mogą otoczenie atomu centralnego rozszerzać poza oktet. Orbitale d mogą brać udział w tworzeniu wiązań chemicznych.
Przykłady.
CO 4e + 6e = 10e
Ładunki formalne dla C 5e – 4e = 1e (-1) , dla O, 5e – 6e = -1e(+1)
...
sieeraa