WiÄ…zania atomowe
Rys. Układ okresowy pierwiastków, zaznaczone eletrododatnie i eletroujemne
pierwiastki
1. WiÄ…zanie kowalencyjne.
2.1 Atom H2.
Rys. Funkcje falowe
Rys. Funkcje falowe po zbliżeniu jonów
Rys. Diagram energii dla czÄ…stki H2.
Rys. 2.1Wiązanie kowalencyjne, przykład H2, Cl2, HCl.
Rys. 2.2 Wiązanie kowalencyjne, przykład metan  CH4.
Rys. 2 Sieć kubiczna, przestrzennie centrowana (the body centerd cubic lattice
(A2)), widok ogólny (prawy górny róg) oraz rzuty.
Space Group: Fd3m, przykład: C (diament) oraz Si, Ge, Sn
2. WiÄ…zanie jonowe.
WiÄ…zanie jonowe:
1) jon A traci jeden (lub więcej) elektronów, staje się dodatnio naladowany
2) utracone elektrony przechwytuje jon B, uzyskujÄ…c Å‚adunek ujemny
3) jony A (+) i B (-) przyciÄ…gajÄ… siÄ™ tworzÄ…c czÄ…steczkÄ™
4) powstaje struktura kryształu jonowego
Rys 1. Wiązanie jonowe i kryształ jonowy NaCl.
Jony tworzą ciągłą, trwałą strukturę zwaną kryształem jonowym. Gdy jony mają
przybliżeniu te same promienie jonowe, mogą utworzyć strukturę krystaliczną
kubiczną powierzchniowo centrowaną. (fcc, face centered cubic). Jeżeli jony
znacznie się różnią w promieniach, strukturą, jaką tworzą, jest kubiczna,
przestrzennie centrowana (bcc, body centered cubic).
Liczba koordynacyjna to liczbna sąsiadów sąsiadów, z którym styka się jon.
Rys. 2 Sieć kubiczna, powierzchniowo centrowana (the face centerd cubic
lattice (A1)), widok ogólny (prawy górny róg) oraz rzuty.
Space Group: Fm3m, przykład: Cu
Rys. 2 Sieć kubiczna, przestrzennie centrowana (the body centerd cubic lattice
(A2)), widok ogólny (prawy górny róg) oraz rzuty.
Space Group: Im3m, przykład: W
Rys. Diagram energetyczny dla NaCl.
Tabela. Porównanie materiałów jonowych i kowalencyjnych
Ionic Compounds Covalent Compounds
1. Crystalline solids (made of ions) 1. Gases, liquids, or solids (made
2. High melting and boiling points of molecules)
3. Conduct electricity when melted 2. Low melting and boiling points
4. Many soluble in water but not in 3. Poor electrical conductors in all
nonpolar liquid phases
4. Many soluble in nonpolar
liquids but not in water
3. WiÄ…zanie wodorowe.
Specjalna grupa oddziaływań przyciągających pomiędzy pewnycmi grupami
związków chemicznych o przeciwnej polaryzacji.
Słabsze od wiązań walencyjnych i jonowych; silniejsza od wiązań van Der
Wasala
Hydrogen bonds can vary in strength from very weak (1-2 kJ mol-1) to
extremely strong (40 kJ mol-1), as in the ion HF2-.
Typical values include:
" O H...:N (29 kJ/mol)
" O H...:O (21 kJ/mol)
" N H...:N (13 kJ/mol)
" N H...:O (8 kJ/mol)
The length of hydrogen bonds depends on bond strength, temperature, and
pressure.
CzÄ…steczka wody H2O
Rys. CzÄ…steczka wody H2O.
Moment dipolowy p, zmierzona wartość:
p = 6.2 x 10-30 [C m]
Traktując ten układ jako ładunki -10e i +10e rozmielone przestrzennie możemy
policzyć ich rozdzielenie przestrzenne
d = p/10e = 3.9 x 10-12 [m]=0.0039 [nm]
Promień Bohra dla wodoru = 0.05 [nm];
Separacja ładunku mała w porównaniu do promienia Bobra.
Rys. A
ańcuch cząsteczek wody
Oddziaływanie dipolowe cząsteczek wody tworzy większe struktury. Określa
własności wody:
temp. topnienia, wrzenia,
maks. gęstości wody w temp. 40 C
inne.
DNA
DNA is composed of 4 bases: adenine (A), thymine (T), cytosine (C), and
guanine (G).
Rys. Struktura DNA
Rys. Replikacja DNA
WiÄ…zanie wodorowe fundamentalne w tworzeniu DNA.
4. WiÄ…zanie metaliczne.
Rys. WiÄ…zanie metaliczne
Dodatnie jony w morzu elektronów.
Obniżenie energii elektronów.
Elektrony zdelokalizowane, prawie swobodne.
Metale alkaliczne: Li, K, Na, Rb, Cs;
Wapniowce: Be, Mg, Ca, Sr, Ba;
Metale przejściowe: Sc  Zn,
Pasmo 4s, 3d
5. WiÄ…zania dipolowe (van der Waalsa)
Fluktuacje Å‚adunku -> Moment dipolowy
Rys. Energia oddziaływania w cząsteczce argon, Ar.
Oddziaływanie van der Wasala (Londona);
Rys. Energia oddziaływania w cząsteczce argon, Ar wraza z potencjałem
Lennarda  Jonesa .
Potencjał Leonarda  Jonesa (dobre przybliżenie):
îÅ‚ëÅ‚ à öÅ‚12 ëÅ‚ à öÅ‚6 Å‚Å‚
V (r) = 4µ
ìÅ‚ ÷Å‚ - ìÅ‚ ÷Å‚
ïÅ‚ śł
ïÅ‚íÅ‚ r Å‚Å‚ íÅ‚ r Å‚Å‚ śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Człon odpychający - ()12; Człon przyciągający  ()6.
Gazy szlachetne: He  Ra (radon)
Energia ~0.1 eV.
Wykorzystywane przez zwierzęta! Gekony.
Rys. A
apa gekona.
Sztuczna taśma adhezyjna już w produkcji!