Inżynieria Biomedyczna
Wykład 9
WI
ZANIA CHEMICZNE cd
Plan
Kierunkowość wiązań
Hybrydyzacja
Typy hybrydyzacji
Wiązania podwójne i potrójne
WiÄ…zania zlokalizowane i zdelokawizowane
Kierunkowość wiązań
Struktura czÄ…steczek:
CzÄ…steczki dwuatomowe  struktura liniowa
Cząsteczki trójatomowe  struktura liniowa lub kątowa
Cząsteczki o więcej niż trzech atomach - struktura może być
trójwymiarowa
WiÄ…zania chemiczne tworzÄ… siÄ™ w tych kierunkach przestrzeni, w
których prawdopodobieństwo napotkania elektronów jest duże
Struktura geometryczna cząsteczki jest więc wynikiem rozkładu
prawdopodobieństwa napotkania elektronów w przestrzeni wokół
jąder atomów, które tworzą cząsteczkę
Kierunkowość wiązań cd
CzÄ…steczka BeH2 ma strukturÄ™ liniowÄ…
H H
Be
Stan podstawowy
H: 1s1 Be: He2s2p0
Jeżeli energie dwóch bliskich poziomów, np. 2s i 2p są podobne,
to elektrony mogą być "promowane" (czyli wzbudzone) w dość
niskiej temperaturze
Stan wzbudzony
Be: He2s1p1
2p
2s
CzÄ…steczka BeH2 cd
Atomy wodoru wnoszÄ… do kombinacji liniowej ¨BeH2 takie
same orbitale typu 1s, natomiast beryl orbital 2s i 2p
Powinny wiÄ™c powstać 2 różne orbitale wiążące typu à (Ãs i
Ãs-p ) oraz 2 antywiążące
Z danych eksperymentalnych wynika że długość wiązań w
czÄ…steczce BeH2 JEST TAKA SAMA
Co oznacza ze oba wiązania są równocenne (charakteryzują
siÄ™ taka samÄ… energiÄ…)
Hybrydyzacja  czyli mieszanie orbitali atomowych
Hybrydyzacja
Hybrydyzacja - przekształcenie orbitali, polegające na
 zmieszaniu" dwóch lub więcej orbitali atomowych, na skutek
czego powstają nowe orbitale, posiadające inny kształt i
energiÄ™.
Hybrydyzacja jest operacją matematyczną ułatwiającą
skonstruowanie orbitali wchodzących w skład kombinacji
liniowych (orbitali molekularnych)
Reguły hybrydyzacji:
" tworzymy kombinacjÄ™ liniowÄ… orbitali ("atomu
centralnego") o takiej samej lub zbliżonej energii;
Reguły cd
" liczba hybrydów jest równa liczbie wziętych do kombinacji
O.A., których jednakowy udział w kombinacji bierzemy pod
uwagÄ™;
" efektem kombinacji sÄ… hybrydy o jednakowych funkcjach
radialnych, a funkcje kątowe różnią się tylko kierunkiem
(mają jednakowy kształt);
" przy udziale orbitali zhybrydyzowanych tworzÄ… siÄ™
wyÅ‚Ä…cznie orbitale czÄ…steczkowe (wiÄ…zania) typu Ã;
jedno wiÄ…zanie chemiczne tworzy siÄ™ przy udziale kilku
orbitali jednego z atomów ...
wiązania mają charakter skierowany w pewnym określonym
kierunku w przestrzeni
CzÄ…steczka BeH2-hybrydyzacja sp
PowstajÄ… dwa jednakowe
hybrydy, leżące na osi x
skierowane względem siebie
pod kÄ…tem 180º - można je
wykorzystać w kombinacji
liniowej do utworzenia
wiązań z innymi atomami ...
promowany
Be
HH
Ã1 Ã2
H H
hybrydyzacja sp - liniowa (dygonalna)
Udział biorą orbitale: 1 orbital typu s i 1 orbiral typu p
Wynikiem hybrydyzacji sÄ… 2 orbitale zhybrydyzowane o
symetrii
Hybrydyzacja liniowa występuję w cząsteczkach BeCl2,
BeH2, CO2
Hybrydyzacja sp2 (dla BF3)
Trzy hybrydy utworzone przez orbitale 2s, 2px i 2py
B: 1s22s2p1,
atomu boru tworzÄ… wiÄ…zania z trzema orbitalami 2px
fluoru. Elektrony orbitali 2s oraz 2py i 2pz atomów
fluoru, prostopadłych do płaszczyzny xy lub osi wiązania
nie biorą udziału w wiązaniu B-F.
F: 1s22s2p5,
F F F
Ã1 Ã2 Ã3
120o
120°
CzÄ…steczka BF3
jest trójkątna i płaska
120°
Hybrydyzacja sp3
C: 1s22s2p2
H: 1s1
H H H H
Ã1 Ã2 Ã3 Ã4
PowstajÄ… cztery jednakowe hybrydy,
skierowane ku narożom czworościanu
foremnego (tetraedru) - można je
wykorzystać w kombinacji liniowej do
utworzenia wiązań z innymi atomami ...
Hybrydyzacja sp3
Przyjmując hybrydyzację sp3 można również wyjaśnić kształt
cząsteczek amoniaku NH3.Ulegają jej orbitale atomów N.
NH3
N:1s22s2p3 H:1s1
H H H
Ã1 Ã2 Ã3
 wolne
elektrony
Hybrydyzacja sp3
W przypadku czÄ…steczki H2O hybrydyzacji ulegajÄ…
orbitale atomów O.
H2O
O:1s22s2p4, H:1s1
H H
Ã1 Ã2
 wolne
elektrony
Hybrydyzacja cd
Hybrydyzacja dsp3 - bipiramida
trygonalna
Przykładem zastosowania hybrydyzacji dsp3
(sp3d) jest wytłumaczenie kształtu cząsteczki
PCl5. Orbitale zhybrydyzowane tworzą pięć
orbitali typu à z orbitalami 2px atomów chloru.
Elektrony orbitali 2s, 2py i 2pz atomów chloru
nie biorą udziału we wiązaniu (tworzeniu
orbitali czÄ…steczkowych.
Hybrydyzacja d2sp3 - oktaedryczna
Przykładem zastosowania hybrydyzacji d2sp3
(sp3d2) jest wytłumaczenie kształtu cząsteczki
SF6, powstaje sześć orbitali zhybrydy-
zowanych, z których tworzy się sześć orbitali
molekularnych
WiÄ…zania zlokalizowane i zdelokalizowane
" Jeżeli maksimum prawdopodobieństwa napotkania
elektronów wypada w obszarze pomiędzy wiążącymi się
atomami to mówimy o wiązaniu ZLOKALIZOWANYM
" Oznacza to, że orbital wiążący praktycznie  obejmuje
tylko dwa sÄ…siednie atomy w czÄ…steczce
" Jeżeli jeden orbital molekularny rozciąga się w obszarze
obejmującym kilka lub więcej atomów, to mówimy o
wiÄ…zaniu ZDELOKALIZOWANYM