2. Starka bindningar - Mattlidens ... 2. Starka bindningar Kemisk fأ¶rening: bestأ¥r av tvأ¥ eller flera

2. Starka bindningar

2. Starka bindningar

● Kemisk förening: består av två eller flera grundämnen

● Kemisk bindning: växelverkan mellan olika byggstenar (atomer, joner och molekyler) får dem att dras till varandra och bilda strukturer vars energiinnehåll är lägre än hos de ursprungliga byggstenarna.

● Elektronegativitet: ett mått på förmågan hos en atom av ett visst grundämne att dra bindningselektronerna till sig.

Röntgenkristallografi

● En metod med vilken rymdstrukturen för fasta ämnen kan bestämmas.

● Då en kristall bestrålas med röntgenstrålning träffar strålningen elektronerna i de enskilda atomerna och man erhåller en diffraktionsbild som exakt beskriver avståndet mellan atomerna, bindningsvinklarna samt kristllgitterstrukturen.

2.1 Starka bindningar (repetition)

a) jonbindning: - uppkommer ifall skillnaden mellan elektronegativitetsvärdet hos de grundämnen som bildar bindning är stor (Δ>1.7) - mellan metall och icke-metall

b) kovalent bindning: - uppkommer ifall skillnaden mellan elektronegativitetsvärdet hos de grundämnen som bildar bindning är liten (Δ< 1.7) - mellan icke-metall och icke-metall

c) metallbindning: - metallerna uppnår en satbil struktur genom att avge elektroner – mellan metall och metall

+ →

2.2 Jonbindning ● Mellan metall och icke-metall, t.ex.

Katjon Anjon

Mg2+ O2-

Na+ Cl-

https://www.youtube.com/watch?v=VBReOjo3ri8

https://www.youtube.com/watch?v=VBReOjo3ri8

Jongitter ● De positivt och negativt laddade jonerna dras mot

varandra p.g.a. elektrostatiska krafter

● Samtidigt försöker alla joner med samma laddning hållas så långt borta från varandra som möjligt → jonerna ordnar sig i ett tredimendionellt jongitter

● Ju större jonladdning och ju mindre jonradie, desto starkare blir bindningen

Ex. Jämför t.ex.smältpunkten för CaCl 2 och CaO

Jonföreningar:

● har hög smält- och kokpunkt ● de flesta jonföreningar löser sig lätt i vatten ● Leder inte el i fast form, eftersom jonerna inte kan röra

sig ● Leder el i smält form och lösta i vatten ● Hårda och sköra

Fleratomiga joner

● En jon kan även bestå av flera atomer, bunda till varandra med kovalenta bindningar.

Jonföreningars formel

● Ex. Skriv formeln för de jonföreningar som kaliumjonen, kalciumjonen och järn (III) jonen kan bilda med nitratjonen, sulfatjonen och fosfatjonen.

● Namngivning av föreningar s. 153

● Jonföreningar: katjon + (oxidationstal) + anjon med ändelsen id t.ex. koppar(II)oxid

Den kovalenta bindningen

● I en reaktion mellan två icke-metaller uppnår båda atomerna stabil ädelgaskonfiguration genom att dela på ytterelektroner.

● Vardera atomens kärna attraherar de gemensamma bindningselektronerna.

● Oladdade föreningar av icke-metaller med enbart kovalenta bindningar kallas molekylföreningar eller molekyler. – Grundämnesmolekyler: – Föreningsmolekyler:

●

●

● Enkelbindning: atomerna har ett gemensamt bindningselektronpar

● Dubbelbindning: två gemensamma bindningselektropar

● Trippelbindning: tre gemensamma bindningselektronpar

Namngivning av molekylföreningar

● prefix + det mindre elektronegativa ämnet + prefix + det mera elektronegativa ämnet + id

t.ex. koldioxid dikvävetetroxid

Hybridisering

● Då en kemisk bindning håller på att bildas, förändras ytterelektronernas atomorbitaler.

● De inre elektronerna störs så lite att deras rörelseområden fortsättningsvis kan beskrivas med hjälp av atomorbitaler.

● Ytterelektronernas atomorbitaler smälter ihop till hybridorbitaler. Hybridorbitalernas form är beroende av de atomorbitaler som sammansmälter.

sp3-hybridisering

● De fyra sp3-hybridorbitalerna är alla sinsemellan likadana och har samma energiinnehåll.

● De ställer sig så långt från varandra som möjligt = vinklarna mellan dem blir 109, 5° (de är tetraedriskt riktade).

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/hybrv18.swf

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/hybrv18.swf

σ - bindning ● En sigma-bindning bildas då de bindningsorbitaler

som smälter samman ligger på den linje som går igenom de två atomernas kärnor.

● En sigma-bindning är rotationssymmetrisk och kan rotera.

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/bom5s2_6.swf

http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/bom5s2_6.swf

sp2-hybridisering

● sp2-hybridorbitalerna är alla i samma plan och vinkeln mellan dem 120°.

π- bindning

● De ohybridiserade 2 p-orbitalerna smälter samman i sidled och bildar en pi-bindning.

● T.ex. eten, bensen

sp-hybridisering

● sp-hybridorbitalerna är riktade så långt ifrån varandra som möjligt och vinkeln mellan dem är 180°.

● Syreatomens sp3-hybridisering

● Kväveatomens sp3-hybridisering

Sammanfattning

● sp3: Om kol, kväve och syre bildar enkla bindningar ● sp2: Om kol, kväve och syre bildar dubbelbindning ● sp: Om kol, kväve och syre bildar trippelbindning

(eller två dubbelbindningar)

● En enkel bindning är en σ-bindning ● En dubbelbindning består av en σ-bindning och en π-

bindning ● En trippelbindning består av en σ-bindning och två π-

bindningar

SV09

Heterocykliska föreningar

● Ringformiga föreningar som innehåller kol och någon heteroatom såsom kväve eller syre.

● Ringen kan antingen vara mättad (endast enkelbindningar) eller omättad (innehålla dubbelbindningar)

http://www.buzzle.com/articles/chromatin-function.html

http://www.buzzle.com/articles/chromatin-function.html

Allotropi

● Strukturmässigt olika former av ett grundämne vid samma aggregationstillstånd.

●

- syre (O 2 ) och ozon (O

3 )

- röd, vit och svart fosfor - diamant, grafit, fulleren, nanorör

Atomgitter

● Alla kolatomer är bundna till varandra med kovalenta bindningar.

● Mycket höga smältpunkter ● Hårda, kan användas till att slipa

andra material ● Kan krossas

2.3 Metallbindning

● Metallerna har 1-3 ytterelektroner som de gärna ger bort.

● Om endast metallatomer bildar bindning, finns det inga atomer som kan ta emot dessa elektroner. Istället avger metallatomerna sina ytterelektroner till ett gemensam elektronmoln.

● Elektronerna kan röra sig fritt genom hela metallen.

http://periodictable.com/

http://periodictable.com/

Metallgitter

Legeringar

● Legeringar är metallblandningar som består av två eller flera grundämnen.

● Blanka, glänsande ● Hållbara, tät struktur ● Tänjbara och formbara ● Ämnen med hög

smältpunkt (antalet ytterelektroner inverkar på metallbindningens styrka: Ju flera gemensamma ytterelektroenr, desto starkare bindning = desto högre smältpunkt)

● Goda ledare av el och värme

Metallers egenskaperMetallers egenskaper

Leder följande föreningar elektricitet? Ett material leder el ifall elektroner eller joner kan röra sig fritt i materialet (elektricitet = förflyttning av laddningar)

● Kristallin NaCl ● Smält socker (sackaros) ● Smält KCl ● En vattenlösning av silvernitrat ● 1 M svavelsyra ● Fast koldioxid (koldioxidis) ● Grafit ● Diamant ● Etanol ● Aceton

● Mässing + s.88 uppg. 109 och 110

Kap. 3 Svaga bindningar

Polära och opolära kovalenta bindningar

● Mellan två atomer med samma elektronegativitet är bindningen opolär (Δ0-0,4). T.ex.

● En bindning mellan atomer med olika elektronegativitet är polär. (Δ0,5-1,7)

● Den mera elektronegativa atomen drar bindnings- elektronparet mera mot sin kärna och molekylen får en negativ delladdning.

● Den andra ändan av molekylen får då en positiv delladdning.

● T.ex.

Opolär molekyl

● Molekyler med endast opolära kovalenta bindningar är opolära molekyler.

● En molekyl med polära bindningar kan vara opolär ifall delladdningarna upphäver varandra.

O = C = O

Polär molekyl

● Hela molekylen är polär om en eller flera bindningar är polära (och ifall de inte upphäver varandra.)

Dispersionskrafter

http://www.youtube.com/watch?v=3t1Jn_jrsQk

● Mellan opolära molekyler och ädelgasatomer verkar svaga dispersionskrafter.

● Ju flera elektroner det finns i en atom eller molekyl, desto större är dispersionskrafterna (= ju större molekyl, desto högre smältp