WIĄZANIA CHEMICZNE

Wiązania I rzędu

wewnątrzcząsteczkowe

P.Łukowski, 2

Wiązanie chemiczne = siła wiążąca mniejsze

elementy materii w większe struktury

Wiązanie wewnątrzcząsteczkowe (I rzędu) = siła

wiążąca atomy w cząsteczki

P.Łukowski, 3

Z punktu widzenia chemii kwantowej wiązanie
wewnątrzcząsteczkowe polega na nałożeniu się orbitali
elektronowych różnych atomów z utworzeniem orbitalu
lub orbitali cząsteczkowych.

P.Łukowski, 4

Energia jonizacji, E

j

– miara łatwości, z jaką atom oddaje

elektrony i staje się kationem:

A + E

j

= K

+

+ e

–

Powinowactwo elektronowe, E

p

– miara łatwości, z jaką

atom przyłącza elektrony i staje się anionem:

A + e

–

= A

–

+ E

p

Elektroujemność, E

u

– miara zdolności atomu do

przyciągania elektronów (im większa elektroujemność, tym
silniej atom przyciąga elektrony):

E

u

= E

j

+ E

p

[keV]

Elektroujemność w skali Paulinga (wielkość
bezwymiarowa) = Eu / 6,3

P.Łukowski, 5

Elektroujemność pierwiastków w skali Paulinga

Model tworzenia wiązania chemicznego

P.Łukowski, 6

Zgodnie z zakazem Pauliego w jednym orbitalu – także
orbitalu cząsteczkowym – mogą się znajdować dwa
elektrony.

Wiązanie może być utworzone przez parę elektronową.

Reguła oktetu: każdy atom dąży do posiadania na
powłoce walencyjnej 8 lub 0 elektronów (co umożliwia
osiągnięcie stanu o najniższej energii).

P.Łukowski, 7

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

Na

Cl

Na

Cl

Na

Cl

Na

+

Cl

–

E

u

(Cl) = 3,2 >> E

u

(Na) = 0,9

Elektron z powłoki walencyjnej
sodu „przeskakuje” do powłoki
walencyjnej chloru.

Powstaje kation sodu i anion
chloru, które przyciągają się
elektrostatycznie.

Jest to

wiązanie jonowe.

Jony Na

+

i Cl

–

tworzą kryształ – „megacząsteczkę”.

Nie istnieją pojedyncze cząsteczki NaCl – ten zapis
oznacza tylko proporcję jednych jonów do drugich
w związku chemicznym (1:1).

P.Łukowski, 8

P.Łukowski, 9

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

E

u

obu atomów są identyczne.

Oba atomy przyciągają
elektrony z jednakową siłą.

Niesparowane elektrony zostają
uwspólnione – tworzą wiążącą parę
elektronową, znajdującą się dokładnie
„pomiędzy” atomami chloru.

Jest to

wiązanie atomowe

(kowalencyjne).

Cl

Cl

Cl

P.Łukowski, 10

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

B

B

B

A

B

E

u

obu atomów różnią się

nieznacznie.

Jeden z atomów przyciąga
elektrony nieco silniej.

Niesparowane elektrony zostają
uwspólnione – tworzą wiążącą parę
elektronową, znajdującą się bliżej
atomu o większej elektroujemności.

Jest to

wiązanie atomowe

spolaryzowane.

A

A

A

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

Stopień polaryzacji wiązania zależy od różnicy
elektroujemności atomów biorących udział w wiązaniu.

∆

∆

∆

∆

E

u

> 1,7 ⇒

⇒

⇒

⇒

wiązanie jonowe

charakterystyczne dla połączeń pierwiastków I i VII grupy
NaCl, KI

∆

∆

∆

∆

E

u

< 0,4 ⇒

⇒

⇒

⇒

wiązanie atomowe

O

2

, Cl

2

, H

2

, N

2

, CO

2

∆

∆

∆

∆

E

u

= 0,4 – 1,7 ⇒

⇒

⇒

⇒

wiązanie atomowe spolaryzowane

(pośrednie między atomowym a jonowym).
H

2

O, HCl

P.Łukowski, 11

P.Łukowski, 12

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

W metalach występują rdzenie atomowe (atomy pozbawione
wszystkich elektronów z powłok walencyjnych) i gaz
elektronowy (zdelokalizowane elektrony walencyjne).

Jest to

wiązanie metaliczne

.

N

H

H

H

H

+

N

H

H

H

H

+

Jest to

wiązanie koordynacyjne

(donorowo-akceptorowe)

np. jon amonowy NH

4

+

Rodzaje wiązań wewnątrzcząsteczkowych

Gdy oba elektrony w wiążącej
parze elektronowej pochodzą od
tego samego atomu.

P.Łukowski, 13