A kémiai kötés magasabb szintenweb.inc.bme.hu/csonka/csg/oktat/altkem/05_kotes2.pdf · Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 68 /69 H + h +→ H + e-Egyetlen sáv: az 1s1

Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 1 /69

A kémiai kötés magasabb szinten

5-1 Mit kell tudnia a kötéselméletnek?

5-2 Vegyérték kötés elmélet

5-3 Atompályák hibridizációja

5-4 Többszörös kovalens kötések

5-5 Molekulapálya elmélet

5-6 Delokalizált elektronok: benzol

5-7 Kötés fémekben

Fókusz: fotoelektron spektroszkópia


5-1 Mit kell tudnia a kötéselméletnek?

• A távoli atomokat hozza közel.

– e- a mag vonzza.

– e- egymást taszítják.

– A magok taszítják egymást.

• Rajzoljuk fel a potenciális energiát a távolság függvényében.

– -ve stabil – a vonzás dominál.

– +ve nem stabil – a taszítás dominál.


Potenciális energia diagram (H2 molekula)


5-2 Vegyérték kötés elmélet

• Az atompályák átfedése szükséges a kovalens

kötéshez.

• Az átfedésnek a megfelelő fázisban kell lennie (+

+) vagy (- -) a (+ -) átfedés kioltja egymást.

• Ez egy lokalizált kötés modell.


H2S kötés


Példa 5-1

Írjuk le a, PH3-at vegyérték-kötés módszerrel..

Azonosítsuk a vegyérték elektronokat:


Példa 5-1

Vázoljuk a pályákat:

Hozzuk átfedésbe a pályákat:

Írjuk le az alakot: Trigonális piramis


5-3 Atompályák Hibridizációja

Alapállapot

Gerjesztett állapot


sp3 Hibridizáció


sp3 Hibridizáció

A metán sp3 hibrid pályái


)2222(2

1

)2222(2

1

)2222(2

1

)2222(2

1

4

3

2

1

zyx

zyx

zyx

zyx

pppsh

pppsh

pppsh

pppsh

Kockába ágyazott

Tetraéder csúcsainak

Koordinátái:

x y z

1 1 1

1 -1 -1

-1 1 -1

-1 -1 1


A kötés a metánban


sp3 Hibridizáció Nitrogénben


A ammónia kötései


sp2 Hibridizáció


Bór pályái


sp Hibridizáció


Berillium pályái


sp3d és sp3d2 Hibridizáció


Hybrid pályák ésVSEPR

• Lewis szerkezet.

• VSEPR az elektrongeometria meghatározása.

• Válasszuk ki a megfelelő hibridizációt.


5-4 Többszörös kovalens kötések

• Az etilén Lewis szerkezeti képletében kettős kötés

van

• VSEPR: AX3: trigonális planaris a szén atomon.

• sp2 hibridizáció:


Etilén

Etilén, sp2 hibrid C atom

• Az sp2 hibridizált C atom alakja felülnézetből

minden pályára egy elektron jut.

• A nem hibridizálódó 2p pálya (sárga) merőleges az sp2 pályák síkjára.

Az sp2 hibrid oldalnézete p pályával.

+

-

Etilén, p pálya C atom

• A két sp2 hibrid C atom + p pályák egyesülnek

C=C kettős kötés képződik.

Etilén 2. lépés

• Az átfedő sp2 hibrid pályákból C-C s kötés

képződik.

Etilén s kötés

Etilén p kötés

• A kettős kötés másik része az oldal irányból

átlapoló p pályákból keletkező p kötés.

Lewis képlet

Acetilén, hármas kötés

Az acetilén, C2H2, a legegyszerűbb hármas kötést

tartalmazó szerves vegyület (hármas kötés van a

szervetlen N2 nitrogén molekulában is).

vagy


Acetilén

• Acetilén, C2H2, hármas kötés.

• VSEPR: lineáris

• sp hibrid.

s kötés keletkezik az sp hibridek szemből történő

átfedéséből a hidrogénnel való kötésekből is

s s s

s kötések

• Az atomi szinten maradó p pályákon lévő elektronok

p kötéseket képeznek.

Hármas kötés: egy s és kettő p kötés


5-5 Molekulapálya elmélet

• Az atompályák (AO) az atommagon centráltak.

• A molekulapályák (MO) több atomot kötnek

össze.

• LCAO -MO

– Linear combination of atomic orbitals.

– Atompályák két lineáris kombinációja:

Ψ1 = φ1 + φ2 Ψ2 = φ1 - φ2

MO

AO-k


AO-k kombinálása

Összeadás


A hidrogén molekulapályái


MO-kkal kapcsolatos alapvető dolgok

• MO-k száma = AO-k száma.

• Kötő és lazító MO-k keletkeznek az AO-kból.

• e- a legalacsonyabb energiájú MO-kat tölti be

először.

• Pauli kizárási elv érvényes.

• Hund szabály érvényes.


Kötésrend (Bond Order, BO)

• Stabil molekulákban több elektron van a kötő-

pályákon mint a lazító-pályákon.

Kötésrend = N e- kötő MO-kon - N e- lazító MO-kon

2


Az első periódus kétatomos molekulái

BO = (1-0)/2 = ½ H2

+

BO = (2-0)/2 = 1 H2

BO = (2-1)/2 = ½ He2

+

BO = (2-2)/2 = 0 He2

BO = (e-kötő - e

-lazító )/2

Kötésrend - kötéstávolság


• H2-tipusú molekulák:

• Molekula e-konfiguráció Kötésrend kötéstávolság

H2+ 1s1 ½ 106 pm

H2, He22+ 1s2 1 74, ~75

H2–, He2

+ 1s2 1s*1 ½ ~106, 108

H22–, He2

1s2 1s*2 0 nem kovalens

252. old, 128. ábra


A második periódus kétatomos molekulái

• Első periódus:1s pálya.

• Második periódus 2s és 2p pályák.

• p pálya átfedés:

– Szemből, a legerősebb – szigma kötés (σ).

– Oldalról, ez gyengébb – pi kötés (π).


A második periódus molekulapályái


P pályák kombinációja


AO-MO energia diagram (Z 8)


AO-MO energia diagram (Z 7 )

Z=6: C2

4

2

2*

2

2

2

2*

1

2

1 )()()()()( pususgsusg pssss


Kötésrend és mágnesesség (Z 7)

242*22*2 )2()2()2()2()1()1( ppssss guugug spssssN2

N2+


142*22*2 )2()2()2()2()1()1( ppssss guugug spssssN2+

Paramágneses

A kötésrend = 2,5

N2 –höz képest:

Kötéstávolság megnyúlik,

a kötés meggyengül,

A disszociációs energia csökken

255.Oldal 130. ábra

Kötésrend és mágnesesség (Z 8)


O2+


1*422*22*2 )2()2()2()2()2()1()1( pppssss gugugug ppsssss

Paramágneses

A kötésrend = 2,5

O2 –höz képest:

Kötéstávolság megrövidül,

a kötés megerősödik,

A disszociációs energia nő

255.Oldal 130. ábra


Energia diagram eltérő atomok esetén


5-6 Delokalizált elektronok


Benzol


Benzol

Benzol MO-k és energiák


Delokalizált p kötő pályák

Lazító p pályák

6 e-

A töltés eloszlása a p rendszerben


Szimmetrikus elektrosztatikus

potenciál felület.

A piros jelenti a negatív

a kék a pozitív

Töltések dominanciáját

Bórazin


Egyenetlen töltéseloszlás

a benzolnál kevésbé stabil

6 elektronos delokalizált

p rendszer

Piridin


6 elektronos delokalizáció

_

_

_

Butadién


4 elektronos delokalizáció


Ózon

CO32-


Hipotetikus rezonancia szerkezetek

CO32-


A valódi 6 elektronos delokalizált szerkezet

6 e


5-7 Kötés fémekben

• Elektrongáz modell

– Atom törzsek e-gázban

– Fémes fény.

– Alakíthatóság.

Force applied


Fémes kötés

Sávelmélet.

• Az MO elmélet kiterjesztése.

N atom N pálya

közeli energiák

• N/2 betöltve.

A vegyérték sáv.

• N/2 üres.

A vezető sáv.


Sávelmélet

Félvezető Szigetelő

vezető sáv

vegyérték s.


Félvezetők (pl. Si)

Al

P


Napelemek

Napelem részletek


Napelemek hatásfoka



Fókusz UPS Fotoelektron spektroszkópia

Az ionizáció: M + h = M+ + e-

Imh ee 2v2

1

Koopman tétel: Az ionizáció (I) energiája

Megfeleltethető a pályák energiájának:

H atom és H2 molekula


H + h → H+ + e- Egyetlen sáv: az 1s1 elektron

ionizációs energiája 13.6 eV = 1312 kJ/mol

Egy sáv 15.45 eV-tól 18 eV-ig, (σ)2 elektronok ionizációja.

2H

Az éles csúcsok a rezgési finomszerkezetnek felelnek meg.

A N2 és CO ionizációja


p p

s s

Documents

A kémiai kötés magasabb szintenweb.inc.bme.hu/csonka/csg/oktat/altkem/05_kotes2.pdf · Általános Kémia, Kötés szerkezet Slide 68 /69 H + h +→ H + e-Egyetlen sáv: az 1s1