1
Homojądrowe
cząsteczki dwuatomowe
Cząsteczki dwuatomowe
w drugim okresie
Pierwiastki drugiego okresu
Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym:
Li
K2s
1
K = 1s
2
(He)
Be
K2s
2
B
K2s
2
2p
1
C
K2s
2
2p
2
N
K2s
2
2p
3
O
K2s
2
2p
4
F
K2s
2
2p
5
Ne
K2s
2
2p
6
2
Orbitale walencyjne drugiego okresu;
moŜliwość tworzenia kombinacji liniowej,
mającej sens wiązania chemicznego
2s
2s
2p
x
y
z
2p
x
y
z
+
x
-
+
x
-
+
-
-
+
σ
2s
σ
*
2s
σ
2px
σ
*
2px
π
2pz
π
2py
π
*
2py
π
*
2pz
x
+
-
x
+
+
-
-
Atom A
Atom B
Cząsteczka Li
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
Li
K2s
1
Li
K2s
1
Li
2
KK
σ
2s
2
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
3
Cząsteczka Be
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
Be
K2s
2
Be
K2s
2
Be
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
Cząsteczka B
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
B K2s
2
2p
1
B
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
B K2s
2
2p
1
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
4
Cząsteczka C
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
C K2s
2
2p
2
C
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
π
2p
1
π
2p
1
C K2s
2
2p
2
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
Cząsteczka N
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
N K2s
2
2p
3
N
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
π
2p
2
π
2p
2
N K2s
2
2p
3
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
5
Cząsteczka O
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
O K2s
2
2p
4
O
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
π
2p
2
π
2p
2
π*
2p
1
π*
2p
1
O K2s
2
2p
4
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
Cząsteczka F
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
F K2s
2
2p
5
F
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
π
2p
2
π
2p
2
π*
2p
2
π*
2p
2
F K2s
2
2p
5
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
6
Cząsteczka Ne
2
2s
2s
2p
2p
x
y
z
x
y
z
Ne K2s
2
2p
6
Ne K2s
2
2p
6
σ
2s
σ
*
2s
σ
2p
π
2p
π
*
2p
σ
*
2p
π
2p
π
*
2p
Ne
2
KK
σ
2s
2
σ
*
2s
2
σ
2p
2
π
2p
2
π
2p
2
π
*
2p
2
π
*
2p
2
σ
*
2p
2
Pary wiąŜące i antywiąŜące
d[pm]
E
w
[kJ/mol]
P.W.
Konfiguracja
N
e
X
2
Li
2
2
σ
s
2
1
-104
267
Be
2
4
σ
s
2
σ*
s
2
1-1=0
-
-
B
2
6
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
2-1=1
-288 159
C
2
8
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
π
y
1
π
z
1
3-1=2
-599 124
N
2
10
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
π
y
2
π
z
2
4-1=3
-941 110
O
2
12
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
π
y
2
π
z
2
π*
y
1
π*
z
1
4-2=2
-493 121
F
2
14
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
π
y
2
π
z
2
π*
y
2
π*
z
2
4-3=1
-156 142
Ne
2
16
σ
s
2
σ*
s
2
σ
p
2
π
y
2
π
z
2
π*
y
2
π*
z
2
σ*
s
2
4-4=0
-
-
7
Liczba elektronów a długość wiązania
Nazwa
Przykład
d[pm]
P.W.
N
e
Wzór
Wzrost lub zmniejszenie liczby elektronów na
orbitalach antywiąŜących powoduje zmianę
długości i energii wiązania
O
2
12
2
121
O
2
Tlen
O
2
1-
13
1,5
126
KO
2
jon ponadtlenkowy
O
2
2-
14
1
149
Na
2
O
2
jon nadtlenkowy
O
2
1+
11
2,5
112
O
2
[PtF
6
] jon oksygenylowy
Wiązanie chemiczne jako para elektronów
Co oznaczają "zwykłe" zapisy wiązań jako kresek
pomiędzy symbolami atomów ? (Lewis)
... liczbę wiązań per saldo (
liczbę par wiąŜących
po odjęciu
liczby par antywiąŜących
)
..
,
F
F
O,
O
N,
N
C,
C
Li,
Li
−
=
≡
=
−
8
Heterojądrowe
cząsteczki dwuatomowe
Cząsteczki dwuatomowe
Heterojądrowe cząsteczki dwuatomowe
• ... kolejność energii orbitali we wszystkich
atomach wieloelektronowych jest taka sama, ale
taki sam orbital (n,l) w róŜnych atomach ma
róŜne energie ...
E
E
E
E
E
E
E
E
E
s
s
p
s
p
s
d
p
s
1
2
2
3
3
4
3
4
5
<
<
<
<
<
<
<
<
<
...
( )
E
n l
Z
n l
n
n l
( , )
*( , )
*( , )
,
= −
⋅
13 6
2
w eV
9
Energia orbitali atomowych
Liczba atomowa (Z)
÷
E
h
E
h c
c
= ⋅
= ⋅ ⋅
=
=
ν
ν
ν
λ
ν
λ
;
;
1
Energia orbitali atomowych (2)
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
Wodór H
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
Lit Li
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
Fluor F
10
Wodorek litu (LiH)
Q
= c
A
R
2sLi
± c
B
R
1sH
2s
2p
Li K2s
1
1s
H
8,205 eV
LiH (K
Li
F
LiH
2
)
c
B
> c
A
Flurowodór - fluorek wodoru (HF)
2s
2p
F K2s
2
2p
5
1s
H 1s
1
3,8 eV
2s
F
σ
HF
σ
*
HF
)
p
2
p
2
s
2
(K
HF
2
F
z,
2
F
y,
2
HF
2
F
F
σ
11
Orbitale molekularne HF
F
HF
Q
HF
+
= c
1
@R
1s,H
+ c
2
@R
2px,F
F
*
HF
Q
HF
-
= c
1
@R
1s,H
- c
2
@R
2px,F
c
2
> c
1
⇒
udział orbitalu atomowego 2
px
fluoru w orbitalu
molekularnym jest większy niŜ udział orbitalu 1s
wodoru
⇒
prawodopodobieństwo znalezienia elektronów w
pobliŜu jądra F jest większe niŜ w pobliŜu jądra H
⇒
ładunek (ujemny) wiązania jest przesunięty w stronę
fluoru
⇒
⇒
⇒
⇒
ORBITAL MOLEKULARNY NIE JEST
SYMETRYCZNY !
Gęstość elektronowa w cząsteczce
heterojądrowej
2s
2p
F K2s
2
2p
5
1s
H 1s
1
3,8 eV
2s
F
σ
HF
σ
*
HF
)
p
2
p
2
s
2
(K
HF
2
F
z,
2
F
y,
2
HF
2
F
F
σ
H
F
¶
*
(-)
12
Przesunięcie ładunku wiązania
A
+δ
B
-δ
δ
- wielkość przemieszczonego
ładunku (moŜe być mniej niŜ
e
);
δ = 0
ładunek jest symetryczny -
wiązanie ma
charakter kowalencyjny
;
δ = e
przeniesienie ładunku
(elektronu)
od
A do B,
wiązanie jonowe
Moment dipolowy
A
B
+
*
-
*
l
µ = δ·l
moment dipolowy jest
tym większy, im większy
jest przemieszczony
ładunek oraz im większa
jest odległość
przesunięcia
WIĄZANIE JONOWE
jeśli δ = e, to µ jest maksymalne dla stałej wartości l,
WIĄZANIE KOWALENCYJNE
δ = 0
µ = 0
13
Moment dipolowy (2)
• DLA CZĘŚCIOWEGO PRZESUNIĘCIA ŁADUNKU
procentowy udział charakteru jonowego w wiązaniu
... takie wiązanie nazywa się
wiązaniem atomowym
(kowalencyjnym) spolaryzowanym ...
Czy moŜna przewidzieć charakter wiązania pomiędzy
A i B bez konieczności obliczania energii
nakładających się orbitali atomowych ?
µ
e l
⋅
⋅
100%
Elektroujemność
Elektroujemność
jest to miara tendencji do
przyciągania elektronów w wiązaniu
(Mullikan
1935)
E ~
I
+
A
e
I - pierwszy potencjał jonizacji
A
e
- powinowactwo elektronowe
Potencjał jonizacji
i
powinowactwo elektronowe
rosną zazwyczaj równocześnie
14
Skale elektroujemności
• Względna
skala elektroujemności pozwala
określić, który z atomów tworzących
wiązanie będzie silniej przyciągać wspólne
elektrony
• Wszystkie skale opierają się na własnościach
pierwiastków, a przede wszystkim
własnościach tworzonych przez nie wiązań:
• Najbardziej znane skale:
- Mullikana
- Paulinga
- Alfreda - Rochowa
- Görlicha ...
Skala elektroujemności Paulinga
Ra
Fr
Rn
At
Po
Bi
Pb
Ta
Ba
Cs
Xe
I
Te
Sb
Sn
In
Sr
Rb
Kr
Br
Se
As
Ge
Ga
Ca
K
Ar
Cl
S
P
Si
Al
Mg
Na
Ne
F
O
N
C
B
Be
Li
He
H
4,0
3,5
3,2
3,0
3,0
2,7
2,6
2,5
2,5
2,2
2,2
2,2
2,2
2,1
2,0
2,0
2,0
2,0
1,8
1,8
1,8
1,8
1,7
1,7
1,6
1,8
1,6
1,3
1,0
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,7
0,7
?
?
?
?
?
?
15
Charakter wiązania
RóŜnica elektroujemności pierwiastków tworzących
wiązanie określa jego charakter
wiązanie jonowe
udział
wiązania
jonowego
[%]
x
A
- x
B
wiązanie kowalencyjne
0.0
1.0
2.0
3.0
0
50
100
∗
N
2
3,0 - 3,0 = 0
wiązanie kowalencyjne
∗
CsF 4,0 - 0,7 = 3,3
wiązanie jonowe
∗
NO 3,5 - 3,0 = 0,5
wiązanie atomowe
spolaryzowane
∗
HCl 3,2 -2,2 = 1,0
wiązanie atomowe
spolaryzowane
∗
H
2
O 3,5 -2,2 = 1,3
wiązania atomowe
spolaryzowane
Charakter wiązania
16
Własności kierunkowe wiązań
Cząsteczka wody H
2
O
Gdyby orbitale
molekularne w cząsteczce
wody były wynikiem
nakładania się orbitali
atomowych 2p
x
i 2p
y
tlenu
z orbitalami 1s dwóch
atomów wodoru, kąt
pomiędzy wiązaniami O-H
wynosiłby 90°.
2P
x
2P
y
O
H
H
1s
1s
Zmierzony kąt pomiędzy wiązaniami O-H wynosi 105°.
Jak to wyjaśnić ?