Embed Size (px)
Citation preview
Strukturne Strukturne elektronske elektronske
formuleformule
LewisoveLewisove strukturne formulestrukturne formulepravilo okteta i pravilo okteta i LewisoveLewisove strukturne formule strukturne formule
�� 1. skicira se kostur molekule1. skicira se kostur molekule ((najelektronegativnijinajelektronegativniji atom je najčešće atom je najčešće centralni atom) centralni atom)
�� 2. izbroje se valentni elektroni2. izbroje se valentni elektroni•• za za poliatomnepoliatomne anione anione -- dodamo negativni naboj dodamo negativni naboj •• poliatomnepoliatomne katione katione -- oduzmemo negativne nabojeoduzmemo negativne naboje
�� 3. 3. nacrtaju se jednostruke veze izmenacrtaju se jednostruke veze izme ññu centralnog i atoma koji ga u centralnog i atoma koji ga okružujuokružuju
•• kompletiraju okteti kompletiraju okteti •• elektronski par elektronski par •• ukupan broj elektrona isti kao u koraku 2ukupan broj elektrona isti kao u koraku 2
�� 4. ako centralni atom nema okteta, napraviti dvostruku ili 4. ako centralni atom nema okteta, napraviti dvostruku ili trostruku vezu izmetrostruku vezu izme ññu centralnog i atoma koji ga okružujuu centralnog i atoma koji ga okružuju
LewisoveLewisove strukture strukture
ne govore o geometriji molekulene govore o geometriji molekule
http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/chapter10/deluxe.html
LewisoveLewisove strukturestrukture�� slobodni elektronski par i zajednički elektronski parslobodni elektronski par i zajednički elektronski par
�� Formalni nabojFormalni naboj
�� formalni naboj = svi valentni elektroni u atomu formalni naboj = svi valentni elektroni u atomu –– broj elektrona broj elektrona
koji ne sudjeluju u vezi koji ne sudjeluju u vezi –– ½ elektrona koji sudjeluju u vezi½ elektrona koji sudjeluju u vezi
�� molekula ozona (rezonantna struktura tvari: sve moguće strukturemolekula ozona (rezonantna struktura tvari: sve moguće strukture koje predvikoje predviñña a LewisovaLewisova teorija koje se me teorija koje se meññusobno razlikuju usobno razlikuju položajem elektrona, ali ne i položajem atoma u vezama.)položajem elektrona, ali ne i položajem atoma u vezama.)�� Centralni O atom, formalni naboj: = 6 Centralni O atom, formalni naboj: = 6 –– 2 2 –– ½(6) = +1½(6) = +1�� Lijevi O atom, formalni naboj: = 6 Lijevi O atom, formalni naboj: = 6 –– 4 4 –– ½(4) = 0½(4) = 0�� Desni O atom, formalni naboj: = 6 Desni O atom, formalni naboj: = 6 –– 6 6 –– ½(2) = ½(2) = --11
Rezonanti hibridi su stabilniji
Primjeri Primjeri LewisovihLewisovih struktura:struktura:
Zajedničke elektronske parove možemo prikazivati
crtama:
HH
HH C HH C C
HH
HO+
O- OS+ O-O S+
Odstupanje od pravila oktetaOdstupanje od pravila okteta
�� 1) nepotpuni oktet (broj 1) nepotpuni oktet (broj elektrona oko središnjeg elektrona oko središnjeg atoma manji od 8) primjer: atoma manji od 8) primjer: BeHBeH22
�� elementi 13. skupine posebno elementi 13. skupine posebno B i Al prave spojeve u kojima B i Al prave spojeve u kojima manje od 8 elektrona okružuje manje od 8 elektrona okružuje centralni atom: BFcentralni atom: BF33
�� koordinatna kovalentna vezakoordinatna kovalentna veza�� 2) molekule s neparnim 2) molekule s neparnim
elektronomelektronom
N H
H
H
B
F
F
F
Be HH
N H
H
H
B
F
F
F
�� prošireni oktet (više od osam prošireni oktet (više od osam elektrona okružuje atom; 3d elektrona okružuje atom; 3d orbitale koriste prilikom orbitale koriste prilikom vezivanja)vezivanja)
�� elementi treće periode i ispodelementi treće periode i ispod
�� SFSF66, svaki od 6 valentnih , svaki od 6 valentnih elektrona sumpora čini elektrona sumpora čini kovalentnu vezu s kovalentnu vezu s fluorovimfluorovimatomom, pa je oko centralnog atomom, pa je oko centralnog atoma sumpora 12 elektronaatoma sumpora 12 elektrona
�� http://http://cwx.prenhall.comcwx.prenhall.com//bookbindbookbind//pubbookspubbooks/hillchem3/chapter10//hillchem3/chapter10/deluxe.htmldeluxe.html
dodekaedar8d4sp3 - hibridizacija
oktaedar6d2sp3 - hibridizacija
trigonskabipiramida
5dsp3- hibridizacija
kvadrat4dsp2 - hibridizacija
tetraedar4sp3- hibridizacija
trokut 3sp2 - hibridizacija
pravac2sp - hibridizacija
Razmještaj vezaBroj energijski
istih vezaTip hibridizacije
Primjer 1. Molekula sumporovodika sastoji se od jednog atoma sumpora i dva atoma vodika H 2S.
Atom sumpora u svojoj valentnoj ljusci ima šest ele ktrona raspore ñenih u 3 s i 3p orbitalama. u 3 s ima dva sparena elektrona, a u 3p ima još četiri elektrona, od kojih su dva elektrona sparena, a dva nisu. Dakle, atom sumpora može stupiti u vezu s nes parenim elektronima u dvije me ñusobno okomite 3 py i 3pz orbitale.Svaki vodikov atom ima pak po jedan nespareni elekt ron u 1 s orbitali. Meñusobnim približavanjem vodikovih atoma sumporovom at omu do ći će do djelomi čnog preklapanja jedne 1 s orbitale svakog vodikovih atoma s jednom od 3 p orbitala sumporovog atoma s nesparenim elektronima (3 py i 3pz). Na ovaj na čin nastat će po jedna veza sa svakim vodikovim atomom, a kako su p orbitale meñusobno okomite onda je i kut me ñu vezama 104.5°, što odgovara eksperimentalnim poda cima, analogno strukturi vode.
amonijak, NH3
N 2s22p3 σ
H. σ
H. H. σ
�� � � �
N
H
H
Hp3 struktura PIRAMIDALNA
2. Amonijak
amonijev ion, NH4+
Nδ+ 2s12p3
H. σ
H. σ
H. σ
H. σ
� � � �
H
Nδ+
HH
H
+
sp3 - hibridizacija
3. Amonijev kation
4. dušikov(IV) oksid (dušikov dioksid), NOdušikov(IV) oksid (dušikov dioksid), NO2 2 molekule s neparnim molekule s neparnim elektronom elektronom –– odstupanje odstupanje -- iznimkaiznimka
N: 1sN: 1s 22 2s2s2 2 2p2p33 O: 1sO: 1s 22 2s2s22 2p2p44
-- Napiše se kostur molekuleNapiše se kostur molekule-- Izbroje se valentni elektroni Izbroje se valentni elektroni
-- Nacrtati jednostruke veze izme Nacrtati jednostruke veze izmeññu centralnog i atoma koji ga okružujuu centralnog i atoma koji ga okružuju-- Centralni atom nema okteta, napraviti dvostruku ili trostruku vCentralni atom nema okteta, napraviti dvostruku ili trostruku v ezu ezu
izmeizme ññu centralnog i atoma koji ga okružujuu centralnog i atoma koji ga okružuju
formalni naboj: formalni naboj: N = N = O = O = O = O =
Dušik formalno otpusti jedan elektron i nabije se p ozitivno (to Dušik formalno otpusti jedan elektron i nabije se p ozitivno (to se piše se piše delta+ ili u krugovima). On otpusti jedan elektron i da ga kisikdelta+ ili u krugovima). On otpusti jedan elektron i da ga kisik u u -- on on postaje formalno jednom negativan.postaje formalno jednom negativan.
VJEŽBA
4. dušikov(IV) oksid (dušikov dioksid), NO2
Nδ+ O
O
α
δ−
Nδ+ O
O
αδ−
α > 90ο
STRUKTURA JE REZONANTNI HIBRID OVIH STRUKTURA
p2 - trokut u ravnini
Nδ+ O
O
α
δ−1/2
δ−1/2
Nδ+ 2s12p3
Oδ-. σ
σ
O: π
� � � �
FORMALNI NABOJ: Dušik formalno otpusti jedan elektr on i nabije se pozitivno (to se piše delta+ ili u krugovima). O n otpusti jedan elektron i da ga kisiku - on postaje formalno jednom negativan.
5. dušikasta kiselina HNO2; nitritni ion NO2-
N 2s22p3
Oδ-. σ σ
O: π
�� � � �
N
O
O
α
δ−1/2
δ−1/2α > 90ο
p2 - trokut u ravnini
-
N
O
O
αδ−
-
N
O
O
α
δ− -
6. duši čna kiselina (nitratna kiselina), HNO 3, nitratni ion NO 3-
– ππππ - veza predstavlja delokaliziranumolekulsku orbitalu
U pravilu sve ono što je pisano na desno od centralnog atoma vezano je na centralni atom, a ono što je pisano na lijevo od centralnog atoma vezano je atom kisika.
N
O
O
α
δ−2/3
δ−2/3O
δ−
δ−2/3δ+
sp2- hibridizacija,σ − veze u ravnini pod kutem od 120o
Nδ+ 2s12p3
Oδ-. σ
Oδ-. σ
σ O: π
� � � �
N
O
O
δ−
δ−O
δ−
δ+N
O
Oδ−O
δ−
δ−δ+
Nδ+
O
O
δ−
O
δ−
δ−
7. azidna kiselina, HN 3 azidni ion, N 3-
spsp hibridizacijahibridizacija -- pravacpravac
Nδ+ 2s12p3
N.δ- .
N.δ- .
Nδ+ 2s12p3
N.δ-δ- σ σ π N: π
� � � �
� � � �
Nδ− δ−δ+
N N
-
N
δ−δ+
N N
-
N
δ−δ+
N N
-δ− δ−
8. 8. fosforastafosforasta kiselina, Hkiselina, H 22PHOPHO33 hidrogenfosfitnihidrogenfosfitni ion, HPHOion, HPHO 33--
fosfitnifosfitni ion, PHOion, PHO 3322--
Pδ+ 3s13p3
H. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
� � � �
H
Pδ+
−OδOδ−
Oδ−
2-
sp3 - hibridizacija
9. fosforna kiselina (fosfatna kiselina), H 3PO4 dihidrogen fosfatni ion, H 2PO4-
hidrogen fosfatni ion, HPO 42- fosfatni ion, PO 4
3-
Pδ+ 3s13p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
� � � �
Oδ−
Pδ+
−OδOδ−
Oδ−
3-
sp 3 - hibridizacija
10. arsennasta kiselina, H 3AsO 3 dihidrogen arsenitni ion, H 2AsO 3-
hidrogen arsenitni ion, HAsO 32- arsenitni ion, AsO 3
3-
As 4s24p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
�� � � �
As Oδ−
Oδ−
−Oδ
3-
p3- piramida
11. arsenska kiselina, H 3AsO 4 dihidrogen arsenatni ion, H 2AsO 4-
hidrogen arsenatni ion, HAsO 42- arsenatni ion, AsO 4
3-
Asδ+ 4s14p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
� � � �
Oδ−
Asδ+
−OδOδ−
Oδ−
3-
sp3- hibridizacija, tetraedar
12. ugljikov(II) oksid, CO
Cδ− 2s22p3 σ
Oδ+: π . π
�� � � �
C Oδ− δ+
– eksperimentalno je utvrñeno da je veza ja ča od dvostruke– molekula prakti čki nema dipolnog momenta (elektronegativnostkisika, 3.5 znatno je ve ća od elektronegativnosti ugljika, 2.5 pa kisik sebi primi če elektrone zajedni čkih elektronskih parova i kompenzira formalni δδδδ+ naboj
13. ugljikov(IV) oksid, CO 2
C* 2s12p3
O. σ σ π . π
O:
� � � �
O C Oσ σπ π
sp - hibridizacija, linearna
– ako jedan atom kisika preda elektron drugom atomu kisika
C* 2s12p3
. σ π Oδ+. π .
O. σ
� � � �
O C O
– struktura je rezonantni hibrid ovih struktura
O
δ−δ+
C O Oδ+
C O
δ−
14. uglji čna kiselina, H 2CO3, hidrogen karbonatni ion, HCO 3
-
karbonatni ion, CO 32-
C* 2s12p3 O. σ
O. σ σ π O. .
� � � �
O C
O
O
O C
O
O
O C
O
O
δ−δ−
δ−δ−
δ−
δ−
2- 2- 2-
O C
O
O
δ−2/3
δ−2/3
2-
δ−2/3
– struktura je rezonantni hibrid ovih triju struktur a– tri ekvivalentne s - veze posljedica su sp 2 hibridizacijeugljika, struktura je planarna i s - veze su pod kut om od 120o, p - veza je delokalizirana i ravnomjerno
raspore ñena izme ñu tri veze C–O
15. 15. ortosilicijskaortosilicijska kiselina, Hkiselina, H 44SiOSiO44ortosilikatniortosilikatni ion, SiOion, SiO 44
44--
Si* 3s13p3 O. σ
O. σ
O. σ
O. σ
� � � �
Oδ−
Si*
−OδOδ−
Oδ−
4-
sp3 - hibridizacija, tetraedar
16. 16. tetrafluoroborattetrafluoroborat (III) ion, BF(III) ion, BF 44--
B 2s22p1
Bδ− 2s12p3 – elektron dobiven od kationa F. σ F. σ
F. σ
F. σ
2s22p5 F.
�� �
� � � �
�� �� �� �
F
Bδ−
FF
F
-
sp3 - hibridizacija, tetraedar
– ovako nije pogrešno napisati ali budu ći je fluor elektronegativniji od bora (fluor je element s najve ćim koeficijentom elektronegativnosti)pretpostavka je da se naboj nalazi kod atoma fluora ;
F
B
FF
F
-δ−1/4
δ−1/4δ−1/4
δ−1/4
17. borov(III) klorid, BCl17. borov(III) klorid, BCl 33
B* 2s12p2 Cl. σ
Cl. σ
Cl. σ
� � � B
Cl
Cl
Cl
sp2 - hibridizacija, planarna struktura, kut 120o
B* 2s12p2
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
� � �
18. ortoborna kiselina, H 3BO3ortoboratni ion, BO 3
3-
B*
Oδ−
Oδ−
−Oδ
3-
sp2 - hibridizacija, planarna struktura, kut od 120o
19. 19. hipoklorastahipoklorasta kiselina, kiselina, HClOHClOhipkloritnihipkloritni ion, ion, ClOClO --
Cl 3s23p5
O.
�� �� �� � Cl Oδ−-
p - struktura, pravac
Clδ+ 3s23p4
Oδ−. σ
Oδ−. σ
�� �� � �
20. klorasta kiselina, HClO 2kloritni ion, ClO 2
-
Clδ+
Oδ−
Oδ−
α
-
α > 90ο
- trokut u ravnini
21. klorna kiselina, HClO21. klorna kiselina, HClO 33kloratnikloratni ion, ClOion, ClO 33
--
Clδ+δ+ 3s23p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
�� � � �
Clδ+δ+−Oδ Oδ−
Oδ−
-
- piramidalna struktura
22. 22. perklornaperklorna kiselina, HClOkiselina, HClO 44perkloratniperkloratni ion, ClOion, ClO 44
--
Clδ+δ+ δ+ 3s13p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ− 2s22p5 ili Oδ−
� � � �
�� �� �� �
Oδ−
Clδ+δ+δ+
−OδOδ−
Oδ−
-
sp3 - hibridizacija, tetraedar
�� –– opisani način nastajanja ovog iona ne opisani način nastajanja ovog iona ne predstavlja realnu sliku nastajanja ovog predstavlja realnu sliku nastajanja ovog iona nego je ovo mogući način iona nego je ovo mogući način nastajanja tog ionanastajanja tog iona
�� Prikazani na čin ima dvije prednosti:Prikazani na čin ima dvije prednosti:1. objašnjava porijeklo formalnih naboja1. objašnjava porijeklo formalnih naboja2. na temelju 2. na temelju hibridizacijehibridizacije centralnog centralnog
atoma možemo predvidjeti prostornu atoma možemo predvidjeti prostornu strukturu ionastrukturu iona
23. voda, H23. voda, H 22OO
O 2s22p4
H. σ
H. σ
�� �� � �
H
H
αα - 104.5o
p2- trokut u ravniniO
24. 24. sumporovsumporov (IV) oksid , SO(IV) oksid , SO 22
Sδ+ 3s23p3
Oδ−. σ
O. σ . π
�� � � �
Sδ+ O
O
α
δ−
Sδ+ O
O
αδ−
α > 90ο
STRUKTURA JE REZONANTNI HIBRID OVIH STRUKTURA
p2 - trokut u ravnini
Sδ+ O
O
α
δ−1/2
δ−1/2
π - veza je delokalizirna
25. 25. sumporastasumporasta kiselina, Hkiselina, H 22SOSO33hidrogensulfitnihidrogensulfitni ion, HSOion, HSO 33
--
sulfitnisulfitni ion, SOion, SO 3322--
Sδ+ 3s23p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ – atom kisika prima jedan elektron atoma sumpora
�� � � �
Sδ+
Oδ−
Oδ−
−Oδ
2-
– piramidalna struktura, kut izmeñu S – O veći od 90o
26. sumporna kiselina, H26. sumporna kiselina, H 22SOSO44hidrogensulfatnihidrogensulfatni ion, HSOion, HSO 44
--
sulfatnisulfatni ion, SOion, SO 4422--
Sδ+δ+ 3s13p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
� � � �
– dva atom kisika primaju svaki po jedan elektron od dva atoma sumpora, od svakog atoma sumpora po jedan, druga dva atom kisika primaju svaki po jedan elektron od dva atoma metala
Oδ−
Sδ+δ+
−Oδ Oδ−
Oδ−
2-
sp3 - hibridizacija, tetraedar
27. 27. sumporovsumporov (VI) oksid , SO(VI) oksid , SO 33
Sδ+δ+ 3s13p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ π .
� � � � – dva atom kisika primajusvaki po jedan elektron
od dva atoma sumpora, od svakog atoma sumporapo jedan, treći atom kisika
ostaje s dva nesparenaelektrona– struktura je rezonantni hibrid ovih triju struktura– tri ekvivalentne s - veze posljedica su sp2 –hibridizacije sumpora - struktura je planarna i s -veze su pod kutom od 120o, - p - veza je delokalizirana i ravnomjerno rasporeñena izmeñu tri veze S–O
Sδ+δ+
Oδ−
Oδ−O Sδ+δ+
O
Oδ−
−OδSδ+δ+
Oδ−
O
−Oδ
Sδ+δ+
Oδ−2/3
Oδ−2/3
3/−2Oδ
28. 28. tiosulfatnatiosulfatna kiselina, Hkiselina, H 22SS22OO33
tiosulfatnitiosulfatni ion, Sion, S 22OO3322--
Sδ+δ+ 3s13p3
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Oδ−. σ
Sδ−. σ
� � � �
- u odnosu na SO42- jedan atom kisika zamijenjen je atomom sumpora
Oδ−
Sδ+δ+
−Oδ Oδ−
Sδ−
2-
sp3 - tetraedar (nepravilan)
SiO44- (Si*) 3s13p3
PO43- (P+) 3s13p3
NH4+ (N+) 2s12p3
SO42- (S++) 3s13p3
BF4- (B-) 2s12p3
– sp3 - hibridizacija, tetraedar
� � � �
� � � �
� � � �
� � � �
� � � �
•ČESTICE (NEUTRALNE ILI NABIJENE) KOJE IMAJU ISTU ELEKTRONSKU KONFIGURACIJU NAZIVAJU SE IZOELEKTRONSKE ČESTICE.
•IZOELEKTRONSKE ČESTICE RADE ISTOVRSNE VEZE
