Wiązania Chemiczne

wstęp

Wiązanie chemiczne 1

• Jest to oddziaływanie pomiędzy
atomami w efekcie obniżające energię
w porównaniu ze swobodnymi

• Różnica energii pomiędzy stanem

związanym a swobodnym (stabilizacja)
jest określona poprzez energię
potrzebną do rozerwania wiązania –
inaczej energią wiązania chemicznego

Wiązanie chemiczne 2

Stabilizacja

Siły wiążące –

przyciąganie lub

odpychanie

Wiązania jonowe

Chemiczne wiązania 3

• Przykład: NaCl (chlorek sodu)

• Stopiony NaCl przewodzi prąd elektryczny.

• Wniosek – ciekły NaCl zawiera naładowane obiekty
Te obiekty to Na

+

and Cl

-

.

Wiązania chemiczne 4

• Skąd wiadomo, że Na

+

i Cl

-

?

• Na

+

i Cl

-

mają znacznie mniejszą energię niż

atomowe Na i Cl.

•Jony działają na siebie siłą Coulomba – przyciągania
elektrostatycznego

Wiązanie jonowe

Wiązanie chemiczne 5

• Jak wielka jest energia stabilizacji?

Na

+

and Cl

-



V 

Q

1

Q

2

4



o

r

2.31x10

 19

J.nm

Q

1

Q

2

r











+1

-1



V 

1

 

 1

 

4



o

r

2.31x10

 19

J.nm

1

r









 8.4x10

 19

J

0.276 nm

x Na

-504 kJ/mol

Wiązanie chemiczne 6

• Podane informacje dotyczyły dimerów NaCl
w fazie gazowej. W fazie stałej NaCl jest inaczej.

= Na

+

= Cl-

• Każdy jon otoczony jest 6 jonami o przeciwnym
Ładunku.

Wiązania chemiczne 7

• NaCl to przykład “

wiązania jonowego

”. W tym

przypadku elektron przechodzi z jednego atomu
do drugiego partnera

• Drugą krańcową możliwością jest wspólna para
elektronowa.

• Wspólne elektrony tworzą

wiązanie kowalencyjne

Wiązania chemiczne 7

• NaCl to przykład “

wiązania jonowego

”. W tym

przypadku elektron przechodzi z jednego atomu
do drugiego partnera

• Drugą krańcową możliwością jest wspólna para
elektronowa.

• Wspólne elektrony tworzą

wiązanie kowalencyjne

Wiązania chemiczne 8

• Rozpatrywane wiązanie H-H jest przykładem wiązania
kowalencyjnego.

Symbole Lewisa

H• 1s

1

•

• N

:

konfiguracja elektronów

•

walencyjnych

He

:

1s

2

Symbole Lewisa

•

• N

:

•

Tworzenie wzorów Lewisa

Tworzenie wiązań

Grupy, które
tracą
elektrony

Tworzenie wiązań

• Pierwiastki

przyłączające

elektrony

Wiązania chemiczne

•Jonowe wiązanie  kowalencyjne wiązanie:

Co jest pomiędzy nimi?

•Wiązania kowalencyjne polarne.
Wspólne elektrony przesunięte są do
jednego z partnerów

• Przykład HF.

Moment dipolowy 1

• Dyskusja dotyczy cząsteczek

posiadających ten typ wiązań

Jeśli cząsteczki HF znajdą się w polu
elektrycznym to nastąpi ich
uporządkowanie

Oznacza to, że ładunek elektryczny
w tych cząsteczkach jest rozdzielony.

Moment dipolowy 2

• Jeśli w cząsteczce występują rozseparowane
ładunki to cząsteczka ta posiada trwały

moment dipolowy

Moment dipolowy 3

• moment dipolowy() definiujemy jako:

 = QR

Wielkość ładunku

Odległość pomiędzy
ładunkami

+ center

R

Moment Dipolowy 4

• Jednostką momentu dipolowego jest Debaj (D):



 D = 3.336 x 10

-30

C.m

Moment dipolowy HF wynosi 1.83 D. Jaką
wartość miałby moment dipolowy gdyby
wiązanie było całkowicie
Jonowe? (R= 92 pm)

M = (1.6 x 10

-19

C)(9.2 x 10

-11

m)

= 1.5 x 10

-29

C.m

x (1D/3.336 x 10

-30

C.m)

= 4.4
D

Moment dipolowy 5

• Geometria cząsteczki determinuje wielkość
momentu dipolowego

Moment dipolowy 6

Geometria cząsteczki decyduje o wartości momentu
dipolowego

Wypadkowy moment dipolowy = 0 (wielkość

wektorowa)

Electroujemność

• Jak przewidzieć rodzaj tworzonych

wiązań

Wydaje się, że powinowactwo

elektronowe może być wskazówką

Wprowadzono pojęcie elektroujemności

Elektroujemność

• Jest kilka definicji elektroujemności.

Często stosowana jest definicja Paulinga

• Idea: porównaj energię wiązań “HX”
Cząsteczki do uśrednionych energii HH
i XX wiązań:

Oczekiwana energia X-H = [(H-H energia)(X-X energia)]

1/2

 = (H-X)

experymentalna.

- (H-X)

oczekiwana

 = 0: kowalencyjna  > 0: charakter jonowy

Elektroujemność - skala

Paulinga

„Czyste wiązanie” kowalencyjne
• E= 339 kJ/mol
Rzeczywiste wiązanie
• E= 432 kJ/mol
Różnica wynosi 92 kJ/mol
Różnica jest proporcjonalna do

różnicy elektroujemności 

Co to jest elektroujemność

• Miara przyciągania pary elektronowej

przez atom. Ujawnia się wtedy gdy

atom tworzy wiązania chemiczne

• EN = (E + EA) / 2
Energia jonizacji E i
powinowactwo elektronowe P – skala

Millikena

Elekroujemność skala

Paulinga

Elektroujemność

•X = 0,184{ E

jonizacji

– E

powinowactwa

}

Elektroujemność

• Pauling zmodyfikował tę ideę przyjmując

wartość 4 dla fluoru a dla fransu 0,7

F = 4

Cl = 3.2

O = 3.4

C = 2.6

H = 2.2

Na = 0.9

Skala Paulinga

Elektroujemność

• Im większa różnica w elektroujemności tym
Bardziej jonowe wiązanie

Porównaj charakter wiązań w trzech

przypadkach

Cl-Cl

O-H

Na-Cl



elect

0

1.2

2.3

Zmiany

elektro-

ujemności

Porównanie energii jonizacji z

elektroujemnością w grupie 2

Wniosek

• Znaleźć teorię, która potrafi

przewidzieć energie wiązania,
kształt cząsteczki, rozkład ładunku
na atomach tworzących cząsteczkę
a więc i moment dipolowy

• TEORIA ORBITALI

MOLEKULARNYCH