3. Химична връзка част 1 Flashcards
Какво е химична връзка?
Връзката между частиците на химичните елементи (атоми и йони) в простите вещества и в химичните съединения се нарича химична връзка.
Кои електрони участват в изграждането на химичната връзка?
Електроните, които участват в химичната връзка, са валентни електрони. Валентността е свойство на атомите да се свързват в точно определени количествени съотношения.
Приема ли се или се отделя енергия при образуване на химичната връзка?
При образуването на химични връзки от свободни атоми се отделя енергия, а при тяхното разкъсване се поглъща енергия
Какво обуславят различните химични връзки?
Различните свойства на веществата
Какви са причините за свързване на атомите?
стремеж към устойчив електронен слой, намаляване на енергията на системата – основната причина за образуване на химична връзка е намаляването на енергията на атомите при свързването им в молекули
Каква е промяната на потенциалната енергия на атомите, как е свързана с образуването на химична връзка?
ако разстоянието между атомите е достатъчно голямо, се приема, че няма взаимодействие и енергията на взаимодействие е близка до нула. Ако разстоянието между атомите намалява, между тях започват да се проявяват сили на привличане, при което се отделя енергия и потенциалната енергия намалява. Енергията достига минимум на определено разстояние и там се образува връзка. При следващо сближаване на двете ядра енергията рязко се повишава и силите на отблъскване надделяват.
Какво е дължина на връзката?
Разстоянието между ядрата на атомите, свързани с химична връзка
Каква е енергията на връзката между водородните молекули?
436 kJ/mol
Кои са двете положения, на които се изгражда теорията за ковалентната връзка на Джилберт Люис?
свързването на два атома става чрез общи електронни двойки; октетно правило (дублетно за водорода)
Какво е ковалетна връзка?
ХВ, която се осъществява чрез общи електронни двойки, които принадлежат и на двата атома, е ковалентна. Общата електронна двойка принадлежи и на двата атома и най-често се намира в пространството между двете ядра.
Какъв процес е образуването на КХВ?
екзотермичен, затова молекулата е по-стабилна от изходните атоми
Какво са неподелени електрони?
електрони в молекулата, които не участват във формирането на кхв
Чрез какви формули може да бъде изразена кхв?
електронни формули (-) и Люисови формули (:)
Какви са съвременните направления, в които се развива теорията за ковалентната връзка?
метод на валентната връзка (МВВ) и метод на молекулните орбитали (ММО)
Какво е МВВ?
Според МВВ при образуването на химична връзка електронните облаци, на които се намират единичните електрони, се припокриват частично, при което се образува един по-голям облак, който обхваща и двете ядра. От частичното припокриване на АО-и се получава нова молекулна орбитала (МО), която е с по-ниска енергия и с различна форма от изходните, има повишена електронна плътност. Там вероятно се намира електронната двойка.
Какво е ММО?
Според ММО молекулата се разглежда като единно цяло, което се състои от две или повече ядра и известен брой електрони, но тя е качествено нова частица.
Каква е основната задача на ММО?
Да се определят състоянията, в които се намират всички електрони в молекулата. Без да се има предвид видът и насочеността на електронните облаци, се търси разпределението на електронната плътност. Разрешава се уравнението на Шрьодингер и получените функции се наричат молекулни орбитали. При използване на този метод изискването на Люис за осъществяване на обща електронна двойка вече не е съществено – връзката се осъществява, защото общата енергия на системата при преминаване на атомите от несвързано в свързано състояние е намаляла. Така се обяснява и строежът на молекули и йони с нечетен брой електрони – NO, NO2 и др.
Как се изразява образуването на КХВ между атомите на водорода?
H● + ●H –> H:H + E ; H (черта нагоре) + (черта надолу) H –> H(две черти с противоположни посоки) +E
Как се образува флуорната молекула? –
Във външния си слой флуорът има 3 заети АО и една 2р-АО с единичен електрон. При сближаване на флуорните атомите атомните орбитали с единичен електрон (с противоположни спинове) частично се препокриват. Получава се молекулна орбитала, заето от общата електронна двойка. Молекулната орбитала има енергия, която е по-ниска от енергията на АО (КАРТИНКА – 29 СТР.)
Как се образува молекулата на хлороводорода?
чрез частично препокриване на 1s-AO на водорода и 3р-АО на хлора (картинка 29 стр.)
Колко химични връзки може да образува един атом?
Ако той има n брой единични електрони, може да образува n брой химични връзки
Какви видове ковалентни връзки познаваме? Какви са признаците, според, които се класифицират ковалентните връзки?
- броя общи електронни двойки между двата атома (кратността на връзката)
- х на свързващите се атоми;
- начина на препокриване на АО
- броя на свързващите се атомни ядра
- според механизма
Какви биват КХВ според кратността на връзката/броя общи електронни двойки между два атома?
проста (единична) и кратна (сложна)
Какво е проста КХВ? Примери за такава
Когато КХВ е образувана от една обща електронна двойка; между молекулите на водорода, флуора, хлороводорода;
Какво е сложна връзка? Примери за такава връзка?
Когато КХВ е образувана от повече от една обща електронна двойка. Тя може да бъде двойна (етен) или тройна (азот, етин)
Какви биват връзките според електроотрицателността на свързващите атоми?
неполярна и полярна
Какво е неполярна КХВ + примери?
Връзка между два атома с еднаква електроотрицателност. Електронната двойка се разполага симетрично между двете ядра; между молекулите на водорода, хлора, брома, и С-С в органичните съединения
Какво е полярна КХВ + примери?
Химична връзка, в която участват атоми на различни химични елементи, разпределението на електронната плътност не е равномерно и разликата в х не е равно на 0. В молекулата на хлороводора – така се създава частичен отрицателен заряд при хлора и частично положителен при водорода; вода, амоняк и др.
Какви биват КХВ според начина на препокриване на атомните орбитали? –
сигма връзки, п-връзки, б-връзки
Какво е сигма връзка?
– химична връзка, образувана чрез препокриване на АО по продължение на мислената линия, която свързва ядрата на съединяващите се атоми. Тя се образува при „челно“ препокриване на s,p,d, f-AO. Повишената електронна плътност е разположена между ядрата. Между два атома се образува САМО ЕДНА СИГМА ВРЪЗКА.
Какво е п-връзка?
химична връзка, която се образува при препокриването на АО от двете страни на мислената линия, която свързва ядрата на атомите; Препокриването на АО е странично и се образува при препокриване на p,d,f-AO между атоми с вече СЪЩЕСТВУВАЩА СИГМА-ВРЪЗКА. Равнината, на която лежи п-връзката е перпендикулярна на равнината на сигма-връзката.
Сигма или п-връзките са по-слаби?
п-връзките са по-слаби и по-лесно се поляризират, тъй като повишената електронна плътност е над и под ядрата на свързаните атоми
Какво е б-връзка?
Връзки, които се образуват рядко чрез препокриване на d,f-AO (d-d, d-f, f-f). d-AO се препокриеат едновременно с четирите си сектора и образуват б-връзка (картина -31 стр)
Какво е хибридизация?
Моделна представа, според която в хода на химичното взаимодействие и образуването на връзките част или всички валентни АО се „смесват“, уеднаквяват, хибридизират. Изменят се първоначалната форма, плътност и енергия на АО и се получават същия брой нови, еднакви по форма, енергия, насоченост хибридни орбитали, равностойни по възможност за образуване на връзки.
Как се ориентират хибридните орбитали в пространството?
Хибридните орбитали и техните електронни облаци се ориентират в пространството така, че взаимодействието между електроните в тях да е минимално – под възможно най-голям ъгъл.
Какви атомни орбитали могат да участват в хибридизацията?
Близки по енергия – или такива от един електронен слой, или такива, при които сумата от главното и орбиталното квантово число са близки; могат да участват и орбитали с неподелени електронни двойки
Как се променя общата енергия на системата при хибридизация?
не се променя, само се преразпределя
В зависимост от вида и броя на АО, които се хибридизират, хибридизацията бива?
sp, spd, pd и др.
Чрез какво се препокриват хибридните орбитали?
чрез обмистата си част
Как е разпределена електронната плътност в хибридните АО?
неравномерно от двете страни на атомното ядро
Какво представлява sp-хибридизацията?
наречена още диагонална; хибридизират се само една s и една р орбитала, получават се две хибридни орбитали с форма на неправилни ротационни осморки, които сключват помежду си ъгъл от 180 градуса. Примери за такава хибридизация е Ве в молекулата на BeCl2 и BeBr2; живак в живачните дихалогениди; въглеродни атоми, свързани чрез тройна връзка в молекулите на алкините, С в молекулата на СО2.
Какво представлява sp2-хибридизацията?
тригонална; хибридизация на една s и две р-АО. Трите нови хибридни орбитали са в една равнина и сключват помежду си ъгъл от 120 градуса. Примери: молекулата на BF3, SO2, въглеродни, атоми, свързани с двойна връзка в молекулата на алкените
Какво е sp3-хибридизацията?
тетрагонална; при нея си взаимодействат една s и три р-АО. Четирите нови хибридни орбитали са насочени към върховете на правилен тетраедър, като ъгълът между тях е 109 градуса и 28‘. Типичен пример е молекулата на метана.
Каква е хибридизацията при молекулата на водата, а на амоняка?
sp3, но две от 4-те хибридни орбитали са заети с по една готова електронна двойка и не участват в образуването на химични връзки. Поради това ъгълът е деофрмиран на 104 градуса 28‘. Подобен е случаят и при амоняка. При него една от 4-те атомни орбитали е заета от електронна двойка, която не участва в образуването на химична връзка. Затова ъгълът е 107 градуса и 5‘.
Каква е sp3d-хибридизацията?
Образуват се 5 хибридни орбитали, които не са напълно равностойни. Три от тях лежат в една равнина, като сключват помежду си ъгъл от 120 градуса, а другите са перпендикулярни на тази равнина. Такава е хибридизацията на фосфорния атом в молекулата на PCl5, молибдена в MoCl3, желязото в Fe(CO)5.
Каква е sp3d2-хибридизацията?
Характерна е за атомите на сярата в SF6, като в хода на химичното взиамодействие и образуването на връзките сярата преминава във възбудено състояние. Получените шест орбитали са насочени към върховете на правилен октаедър, сключват помежду си ъгъл от 90 градуса и са енергетично равностойни.
Какви биват ковалентните връзки според броя на свързващите се атоми?
локализирана и делокализирана
Какво е локализирана КХВ?
когато при образуване на КХВ електронният облак на новополучената МО обхваща само двете ядра на свързаните атоми. Такива са всички сигма връзки, някои п-връзки
Какво е делокализирана връзка?
При по-голям брой свързани атоми и наличие на сложни връзки електронните облаци на п-електроните могат да обхващат повече от 2 ядра.
Дайте пример за делокализирана връзка.
В карбонатен йон и молекула на бензена.
Каква е делокализацията в карбонатния йон?
атомът на въглерода, който заема централно място, е в sp2-хибридно състояние. Освен 3те атомни орбитали, се осъществява и една делокализирана п-връзка при препокривана на нехибридизираната р-АО на въглеродния атом и неучаствалите в сигма-връзките р-АО на трите кислорода. Образува се обща п-МО, която обхваща ядрата на 4-те атома
Каква е делокализацията в молекулата на бензена?
шестте въглеродни атома се намират в sp2-хибридно състояние. Две от хибридните орбитали на всеки въглероден атом се препокриват с хибридните орбитали на два други въглеродни атома и по този начин се образува сигма-скелет. Третата хибридна орбитала се препокрива със s-AO на водородния атом. При всеки въглероден атом има по един единичен електрон, намиращ се на р-АО. Тези р-АО се успоредни помежду си и перпендикулярни на равнината на сигма-връзките. Те се припокриват странично над и под тази равнина, като образуват 3 енергетично най-изгодни п-МО. Електронната плътност и на трите орбитали се разпределя равномерно между всички атоми над и под пръстена. П-връзките са делокализирани и придават устойчивост на ядрото. Връзките С-С се изравняват по дължина (0,139 нм). Те са по-дълги от двойната връзка, но по къси от единична С-С връзка. Всъщност между всеки два въглеродни атома остава връзка, която се състои от една сигма и ½ п-връзка.
Какви са ковалентните връзки според механизма на образуване на ковалентната връзка?
обменен механизъм, донорно-акцепторен механизъм
Какво е обменен механизъм?
общата електронна двойка се образува чрез сдвояване на единични електрони с противоположни спинове и всеки атом участва с един единичен електрон
Какво е донорно-акцепторен механизъм?
КХВ, образуване при препокриване на свободна (вакантна) орбитала на даден атом, молекула или йон и неподелена, готова електронна двойка на друг атом, молекула или йон: А□ + : D A:D. Частицата, която предоставя готова електронна двойка, се нарича донор, а частицата със свободна орбитала, която приема електронна двойка –акцептор. Прието е да се изразяват със стрелка, която показва прехода на електронната двойка.
Какви са КХВ образувани по обменен механизъм и по ДА механизъм една спрямо друга?
равнозначни
Кои атоми най-често се проявяват като донори?
р-елементите, които притежават повече електрони във външния си слой – N, O, S, халогени и др.; анионите: F-, Cl-, Br-, OH-, CN-; неутралните молекули: H2O, NH3,CO,NO
Кои атоми най-често се проявяват като акцептори?
йони (най-често метални катиони), които имат свободни орбитали във външния си слой: Ag+, Cu2+, Fe2+ или някои молекули със свободни атомни орбитали – BCl3, BF3; водородния йон Н+
Кой е най-простият пример за Донорно-акцепторна връзка?
амониев йон
