ORBITALE S

• l=0, m=0

• wszystkie orbitale s są sferycznie symetryczne

• orbitale s różnią się lb węzłów (tzn. taka odległość, na której czynniki wielomianowej funkcji falowej równa się 0)

• wzrost wartości zwiększa dł promienia orbitalu s

ORBITALE P

• L=1, M=-1,0,1

• e na orbitalu maja niezerowy moment pędu

• Ukierunkowanie - trzy orbitale 2p, gdy l=1 różnią się wartościami m_l (liczba m_l informuje o momencie pędu wzdłuż wyróżnionej osi)

• Symetryczny rozkład gęstości prawdopodobieństwa względem odpowiednich osi układu

• Płaszczyzna węzłowa

• Orbitale we wszystkich kierunkach mają taką samą energię

• Rozmiar orbitalu p zależy od głównej liczby kwantowej

ORBITALE D

• l=2, m_l=-2,-1,-0,1,2

• Pięć orientacji orbitali d w przestrzeni

ELEKTROUJEMNOŚĆ

• Elektroujemność

Miara zdolności atomu, będącego składnikiem cząsteczki do przyciągania elektronu w swoją stronę.

• Elektroujemność

• Wzrasta w okresie wraz ze zwiększaniem się liczby atomowej pierwiastka

• Maleje w grupach wraz ze zwiększaniem liczby powłok elektronowych (przejście od lżejszych do cięższych pierwiastków)

ENERGIA JONIZACJI

• Energia jonizacji - energia niezbędna do usunięcia elektronu z orbity walencyjnej atomu danego pierwiastka

• Ekranowanie przez elektrony rdzenia

• Ładunek jądra

• Budowa elektronowa powłoki walencyjnej

Zajęcie jednego orbitalu przez dwa elektrony - odpychanie między elektronami

HYBRYDYZACJA SP³ - NA PRZYKŁADZIE CH₄

• Orbital zhybrydyzowany powstaje w wyniku interferencji konstruktywnej i destruktywnej orbitali 2s i 2p w różnych obszarach.

• Kombinacje liniowe tworzące 4 równocenne orbitale zhybrydyzowane:

h₁ = s +p_x+p_y+p_z h₂ = s - p_x - p_y+p_z

h₃ = s -p_x+p_y-p_z h₄ = s +p_x-p_y-p_z

• Orbital zhybrydyzowany składa się z wielkiego płata, skierowanego ku jednemu z wierzchołków tetraedru

• Kąt między osiami orbitali zhybrydyzowanych równa się 109,47Ⴐ

• Orbital utworzony w jednego orbitalu s i trzech orbitali p nazywany jest orbitalem zhybrydyzowanym sp³.

• Wszystkie cztery wiązania ၤ są identyczne z wyjątkiem położenia w przestrzeni (każdy z orbitali zhybrydyzowanych sp³ ma ten sam skład)

• Ukierunkowanie orbitali zhybrydyzowanych wpływa na wzmocnienie wiązań, w których uczestniczą

HYBRYDYZACJA SP² - NA PRZYKŁADZIE C₂H₄

• Orbital zhybrydyzowany powstaje w wyniku nałożenie się orbitalu s i dwóch orbitali p.

• Wyniku kombinacji trzech orbitali atomowych powstają trzy orbitale zhybrydyzowane:

h₁= s + 2^1/2p_y

h₂ = s + (3/2)^1/2 p_x - (1/2)^1/2 p_y

h₃ = s - (3/2)^1/2 p_x - (1/2)^1/2 p_y

• Na podstawie równań można stwierdzić, iż orbitale zhybrydyzowane leżą w jednej płaszczyźnie i są skierowane ku wierzchołkom trójkąta równobocznego

• Każdy z dwóch atomów C o hybrydyzacji sp² tworzy 3 wiązania ၤ poprzez sparowanie elektronu z elektronem zhybrydyzowanym drugiego C oraz orbitalami H.

• Trzeci niezhybrydyzowany orbital p tworzy wiązanie ၰ (uniemożliwienie rotacji względem wiązania C-C)

• Kąty między wiązaniami ၤ wynoszą 120Ⴐ

HYBRYDYZACJA SP - NA PRZYKŁADZIE C₂H₂

• Orbital zhybrydyzowany powstaje w wyniku nałożenie się orbitalu s i orbitalu p.

• Wyniku kombinacji dwóch orbitali atomowych powstają dwa orbitale zhybrydyzowane:

h₁= s + p_z

h₂= s - p_z

• Orbitale zhybrydyzowane leżą wzdłuż osi łączącej jądra atomów C

• Elektrony na dwóch pozostałych, niezhybrydyzowanych orbitalach p każdego atomu C, prostopadłych do osi cząsteczki tworzą dwa prostopadłe względem siebie wiązania ၰ.

• Siły van der Waalsa są odpowiedzialne za występowanie oddziaływań między cząsteczkowych. Na tego typu oddziaływania składa się wiele procesów jednostkowych, z których najważniejsze to:

• przyciąganie się cząstkowych ładunków różnoimiennych cząsteczek

• odpychanie się ładunków jednoimiennych (oddziaływania kulombowskie)

• odpychanie wynikające pośrednio z zasady Pauliego i wyłączenia elektronów z obszarów przestrzeni, gdzie występuje nakładanie się orbitali sąsiadujących atomów

-----------------------

• Etap inicjowania łańcucha

Cl₂ + hၮ Ⴎ 2ClႷ

• Etapy wzrostu łańcucha

ClႷ + CH₄ Ⴎ HCl + CH₃Ⴗ

CH₃Ⴗ + Cl₂ Ⴎ CH₃Cl + ClႷ

• Etapy zakończenia łańcucha

ClႷ + ႷCl Ⴎ Cl₂

CH₃Ⴗ + ႷCH₃ Ⴎ CH₃CH₃

CH₃Ⴗ + ႷCl Ⴎ CH₃Cl

• 
  Prawo Raoulta - stosunek prężności pary każdego składnika mieszaniny do jego prężności pary w czystej cieczy, p_A/ jest w przybliżeniu równy ułamkowi molowemu tego składnika (A) w roztworze:

Niektóre mieszaniny, szczególnie gdy ich składniki są chemicznie podobne spełniają prawo Raoulta bardzo dobrze. Mieszaniny, które spełniają to prawo w całym zakresie składu składnika A i B nazywamy roztworami idealnymi. Dla roztworów idealnych:

• Według teorii Brönsteda-Lowry'ego kwasem jest substancja, która zawiera cząsteczki lub jony zdolne do oddawania protonów - donor, natomiast zasadą jest substancja zawierająca cząsteczki lub jony zdolne do przyjmowania protonów - akceptor.

• Kwas A oddając proton staje się zasadą B. Zasada B przyjmując proton staje się z powrotem kwasem A

A Ⴋ B + H⁺

Kwas A jest zatem sprzężony z zasadą B.

• W powyższej definicji nie wspomniano o rozpuszczalniku - jest ona słuszna również w przypadkach gdy nie ma rozpuszczalnika.

• Według teorii Brönsteda-Lowry'ego kwasem są nie tylko cząsteczki obojętne, ale również jony dodatnie lub ujemne

HSO₄^- + H₂O Ⴋ H₃O⁺ + SO₄^2-

NH₄⁺ + H₂O Ⴋ H₃O⁺ + NH₃

• Podobnie zasadami według tejże teorii są zarówno cząsteczki obojętne, jak i jony dodatnie i ujemne

NH₃ + H₂O Ⴋ NH₄⁺ + OH^-

CO₃^2- + H₂O Ⴋ HCO₃^- + OH^-

Przykład korozji żelaza w modelu kroplowym

Trzeba przyjąć założenie, że kropelka wody o odczynie lekko kwaśnym (lub zasadowym), zawierająca pewną ilość rozpuszczonego tlenu jest w kontakcie z metalem. Rozpuszczone cząsteczki tlenu znajdujące się w pobliżu krawędzi styku kropli z metalem, gdzie stężenie O₂ jest większe , ulegają redukcji przez elektrony dostarczone przez żelazo z obszaru o powierzchni A.

• Utlenianie żelaza może zachodzić w obszarze odległym od obszaru wzbogaconego w tlen.

• Elektrony są transportowane przez metal.

• Przekazane elektrony są uzupełniane przez inne elektrony, generowane w reakcji:

Fe Ⴎ Fe²⁺ + 2e^-

Podstawowe metody zapobiegania korozji metali:

• Powlekanie powierzchni nieprzepuszczalną warstwą

• Powłoki galwaniczne

• Ochrona kinetyczna - pasywacja

• Ochrona katodowa

• Ochrona katodowa elektrolityczna

Roztworami buforowymi są roztwory wodne:

• słabych kwasów i ich soli z mocnymi zasadami (np. CH₃COOH + CH₃COONa) lub wodorosoli z mocną zasadą (np. H₂CO₃ + NaHCO₃)

• słabych zasad i ich soli z mocnymi kwasami (NH₃ + NH₄Cl)

• wodorosoli kwasu fosforowego (V) (np. NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄)

Koagulacja - zmniejszenie stopnia dyspersji fazy rozproszonej i przejście zolu, będącego układem koloidalnym nie w pełni trwałym w żel.

• Czynniki mogące wywołać proces koagulacji:

• dodanie koloidu o znaku przeciwnym

• dodanie elektrolitu, zmniejszającego potencjał elektrokinetyczny

• działanie promieniami ၢ i ၧ

• ogrzewanie

• działanie mechaniczne, np. wytrząsanie

• dehydratację spowodowaną środkami odwadniającymi

• wymrażanie

WŁAŚCIWOŚCI JONITÓW

• Pęcznienie - spowodowane jest ono dyfuzją wody w głąb przestrzennej struktury jonitu i dążeniem jonów zawartych w wymieniaczach do osiągnięcia charakterystycznej dla nich solwatacji. Jest ono tym większe, im więcej grup jonowymiennych zawiera jonit i większy jest stopień dysocjacji i hydratacji oraz mniejsze stężenie roztworu otaczającego jonit. Zwiększenie usieciowania szkieletu zmniejsza stopień pęcznienia, który zależy również od odczynu i temperatury. Pęcznienie jonitu decyduje o ruchliwości jonów, a więc o szybkości wymiany jonowej. Zawartość wody w spęczniałym jonicie mieści się zwykle w granicach 50-90%.

• Selektywność - wybiórcza wymiana danego przeciwjonu w obecności innych przeciwjonów. O selektywności jonitu możemy mówić wtedy, gdy stosunek ilościowy dwóch rodzajów wymienianych jonów po osiągnięciu stanu równowagi jest inny w wymieniaczu niż roztworze.

• Zdolność wymienna - główny parametr charakteryzujący chemiczne właściwości jonitu oraz jego przydatność w procesach oczyszczania wody. Zdolność wymienna jonitu określa ilość miligramorównoważników wymienianych przeciwjonów na jednostkę masy lub objętości wymieniacza jonowego.

Zdolność wymienna robocza (użytkowa) ma znaczenie praktyczne, gdyż stanowi tę część całkowitej zdolności wymiennej, która może być wykorzystana w czasie eksploatacji jonitu i wyraża liczbę mikrogramorównoważników przeciwjonów, które są wymieniane przez jednostkową ilość jonitu, aż do chwili przebicia złoża jonowymiennego.

BENZEN

• Każdy atom węgla jest związany z trzema innymi atomami; do tego celu wykorzystuje on orbitale o hybrydyzacji sp², leżące w tej samej płaszczyźnie.

• Cząsteczka benzenu jest płaska - wszystkie atomy węgla i wodoru znajdują się w tej samej płaszczyźnie.

• Cząsteczka benzenu jest bardzo symetryczna - każdy atom węgla leży w wierzchołku sześciokąta foremnego, a każdy kąt między wiązaniami wynosi 120Ⴐ.

• Oprócz trzech orbitali zhybrydyzowanych sp² każdy z atomów węgla dysponuje jeszcze orbitalem p. Składa się on z dwóch równych pętli - jednej leżącej powyżej, a drugie poniżej płaszczyzny, w której znajdują się trzy pozostałe orbitale, tzn. powyżej i poniżej płaszczyzny pierścienia.

• Orbital p jednego atomu węgla może się nakładać z orbitalem sąsiedniego atomu, w wyniku czego dochodzi do sparowania elektronów i utworzenia dodatkowego wiązania ၰ.

• Orbital p każdego atomu węgla nakłada się w równym stopniu z orbitalami p obu sąsiadujących z nim atomów węgla. W rezultacie powstają dwie ciągle chmury elektronowe o kształcie pierścienia kołowego, jedna leżąca powyżej, a druga poniżej płaszczyzny wyznaczonej przez atomy pierścienia.

Jedynie płaska struktura cząsteczki umożliwia nakładanie się orbitali p w obu kierunkach, co w konsekwencji powoduje delokalizację elektronów i stabilizację układu.

---