TEMAT : ELEKTROUJEMNOŚĆ PIERWIASTKÓW, RODZAJE WIĄZAŃ CHEMICZNYCH

1. Pojęcie elektroujemności

2. Wiązanie atomowe, spolaryzowanie, jonowe

WIAZANIE CHEMICZNE

Jest to suma różnych oddziaływań między atomami prowadząca do połączenia atomów.

DLACZEGO ATOMY ŁĄCZĄ SIĘ W CZĄSTECZKI?

Każdy atom ma pewien zasób energii , a każdy układ dąży do najwyższego stanu energetycznego.

Atomy łączą się kiedy energia cząsteczki jest niższa od sumy ich energii .

Energię przekazywaną do otoczenia przy powstawaniu wiązania nazywamy ENERGIĄ WIĄZANIA CHEMICZNEGO

Im większa energia wiązania tym wiązanie jest trwalsze.

5 + 6 = 10=> 1

5 + 8 = 10 => 3

Najwyższą energię mają atomy hebanowców ich konfiguracja to dublet lub okted elektryczny.

Atomy innych pierwiastków dążą do takiej konfiguracji

Jednym że sposobów takiej konfiguracji jest oddawanie lub pobieranie elektronów.

Wszystkie pierwiastki dzielimy na ELEKTROUJEMNE I ELEKTRODODATNIE

Elektroujemność jest to zdolność atomu do przyciągania elektronów.

Sód (Na) 0,9 eV + Chlor (CL) 3,0eV = 3,0-0,9= 2,1 ev daje to wynik wiązania jonowego.

Energia wiązania w przedziale od 0 do 0,4 to wiązanie KONWALENCYJNE

Przedział OD 0,4 DO 1,7 to wiązanie SPOLARYZOWANE

Energia powyżej 1,7 to wiązanie JONOWE.

• wiązanie jonowe

Wiązanie jonowe powstaje między atomami, które znacznie różnią się elektroujemnością (różnica elektroujemności jest większa od 1,4). Atomy jednego pierwiastka (określonego jako elektrododatni) tracą swoje elektrony walencyjne na rzecz atomów drugiego z pierwiastków (elektroujemnego). Utworzone w taki sposób jony, dodatni i ujemny, przyciągają się dzięki działaniu sił elektrostatycznych.

• wiązanie atomowe, kowalencyjne

Wiązanie takie spotykane jest dosyć rzadko. Powstaje ono między atomami tego samego pierwiastka i jest wiązaniem apolarnym. Najczęściej spotykane jest w pierwiastkach występujących w stanie gazowym, np. Cl₂, O₂, N₂ czy I₂. W takim przypadku atomy uzyskują konfigurację gazu szlachetnego poprzez utworzenie jednej lub więcej wspólnych par elektronowych, które wchodzą jednocześnie w układy elektronowe obu łączących się atomów. Każdy z nich dostarcza tej samej liczby elektronów.

• wiązanie kowalencyjne spolaryzowane

Wiązanie to różni się od wiązania atomowego tym, że tworzą je atomy różnych pierwiastków (których różnica elektroujemności nie jest duża; wynosi od 0,4 do 1,4). W tym przypadku para elektronowa, która łączy atomy, jest przesunięta w kierunku atomu pierwiastka o większej elektroujemności. W wyniku tego przesunięcia tworzy się układ dipolowy i zatracona zostaje równowaga elektryczna. Jeden atom zyskuje ładunek δ⁺, natomiast drugi δ^-Jako całość cząsteczka jest nadal elektrycznie obojętna, ale w wyniku tego przesunięcia niektóre jej miejsca są w większym stopniu podatne na reakcje chemiczne. Miarą przesunięcia ładunku elektrycznego jest moment dipolowy. Jest to iloczyn wartości bezwzględnej ładunku elektrycznego zawartego w jednym z biegunów dipola, oraz odległości między biegunami. W jednostkach SI moment dipolowy wyrażany jest w kulombometrach [C × m].

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH I SZYBKOŚĆ REAKCJI.

1. Pierwiastki i związki chemiczne

2. Podział pierwiastków na metale i niemetale

3. Pojęcia atomu i cząsteczki

4. Masa atomowa i cząsteczkowa

5. Różnica między mieszaniną a związkiem chemicznym

6. Zjawisko chemiczne a przemiana chemiczna

7. Równanie reakcji chemicznej, reagenty, substraty i produkty

8. Reakcje syntezy i wymiany

9. Dobieranie współczynników reakcji chemicznych

10. Szybkość reakcji chemicznej, czynniki wpływające na szybkość reakcji.

11. Pojęcie energii aktywacji, katalizatory, inhibitory, enzymy

12. Reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne

SUBSTANCJE PROSTE – pierwiastki chemiczne. Atomy tego samego pierwiastka są jednakowe.

SUBSTANCJE ZŁOŻONE – związki chemiczne. Atomy różnych pierwiastków są różne.

ATOM jest to najmniejsza cząsteczka pierwiastka zachowująca te same właściwości chemiczne i fizyczne.

PIERWIASTEK może być złożony z pojedynczych atomów, lub może być cząsteczką złożoną z atomu tego samego rodzaju.

MASA ATOMOWA jest to masa danego atomu wrażona w atomowych jednostkach masy.

1u (unit) H (wodór)

16u O (tlen)

OBLICZANIE MASY

H₂SO₄ = (2* 1u^(H)) + 32u^(S) +(4*16u^(O)) = 2 + 32 + 64 = 98u (masa związku )

ZWIĄZKI CHEMICZNE składają się z atomów co najmniej dwóch różnych pierwiastków (cząstek)

METALE mogą mieć właściwości Kowalne, Ciągliwe, mają metaliczny połysk, przewodzą ciepło i prąd

WZÓR ZWIĄZKU CHEMICZNEGO jest to zespół pierwiastków wchodzących w jego skład, liczba atomów tworzących cząstkę danego związków zaznaczany za pomocą dolnych indeksów. Współczynnik przed wzorem to liczba cząstek.

H₂SO₄

REAKCJA CHEMICZNA jest nie odwracalna, nie można powrócić do stanu pierwotnego. Wytwarza się substancja o innych właściwościach.

Zapis przebiegu reakcji za pomocą symboli i wzorów z uwzględnieniem prawa zachowania masy i stałości składu nazywany też równaniem reakcji chemicznej. Po lewej stronie równania umieszczamy symbole lub wzory substratów a po prawej symbole i wzory produktu, a między nimi strzałka reakcji.

H₂ + O₂ H₂O

Substraty produkty

Przed wzorami występują w równaniu tak zwane współczynniki Stechiomotoryczne. Równanie jest zbilansowane wówczas gdy liczby atomów poszczególnych pierwiastków po obu stronach są równe.

2H₂ + O₂ 2H₂O

Wyróżniamy 3 typy reakcji chemicznych

1. A+B AB (łączenie synteza)

2. AB A+B (rozpad analiza)

CaCo₃ ^(tęp.) Ca O + Co₂

1. AB + C AC + B wymiana pojedyncza

2. AB + CD AD + BC wymiana podwójna

Szybkość reakcji zależy od:

Temperatury, związków, stężenia, ciśnienia, stopnia rozdrobnienia.

KATALIZATORY są to substancje chemiczne które przyśpieszają reakcje chemiczną nie biorąc w niej udziału.

INHIBITORY są to substancje które opóźniają reakcje chemiczną.

REAKCJA EGZOENERGETYCZNA to reakcja w której ciepło jest przekazywane z układu do otoczenia.

REAKCJA ENDOENERGETYCZNA to reakcja która nie powstanie bez dostarczenia ciepła. (np. spalanie węgla)

ENZYMY biokatalizatory to są substancje wytwarzane przez organizmy żywe które przyspieszają przebieg reakcji w organiźnie.

STOPNIE UTLENIANIA PIERWIASTKÓW

1. Mol

2. Interpretacja molowa równa

3. Pojęcie stopnia utleniania, obliczanie stopnia utleniania pierwiastków

4. Pojęcie reakcji utleniania i redukcji utleniacza i reduktora

5. Pojęcie Mola

6. Masa molowa i obliczanie masy molowej

7. Objętość molowa

8. Oblicznie gęstości gazów w warunkach normalnych.

Stopniem utleniania nazywamy liczbę ładunków dodatnich lub ujemnych którą można przypisać atomowi danego pierwiastka, przy założeniu że tworzy on z atomem drugiego pierwiastka wiązanie jonowe.

Na ¹ Cl⁷ (sód oddaje jeden elektron atomowi chloru)

Na ⁺¹ Cl ^-1 Sód po oddaniu elektronu staje się dodatni a chlor ujemny (8 elektronów)

Przy określaniu stopnia utleniania korzystamy z następujących regół:

• Stopień utleniania w stanie wolnym jest równa 0 (np. H₂, Fe₂)

• Suma wszystkich stopni utlenienia atomów w cząsteczce równe jest 0

• Suma stopni utlenienia atomu wchodzących w skład jonu złożonego jest równa ładunkowi tego jonu

W związkach chemicznych tlen występuje w zasadzie na stopniu utlenienia -2

Stopień utlenienia wodoru w związkach jest prawie zawsze +1

(STAN WOLNY) nie połączone z innymi pierwiastkami

Mg_{2 ,} Fe₂ = 0

H⁺²₂ , O^-2 =0 (dwa atomy wodoru daje wartość +2 i -2 tlenu daje 0)

Obliczanie stopnia utleniania w związkach

H₂CO₃ = 0 (dwa atomy wodoru dają +2 Węgiel jest do obliczenia ponieważ 3 atomy tlenu dają 3x -2 czyli -6 cząsteczka mam stopień zerowy czyli węgiel +4) [+2+4-6= 0]

NO₂ ^– (taka cząsteczka ma mieć nie standardowo mieć ładunek ujemny)

N +3 O₂ -4 = -1

Reakcja związana z podwyższaniem stopnia utleniania pierwiastka nosi nazwę reakcji UTLENIANIA (oddawanie elektronów)

Reakcja związana z obniżaniem stopnia utleniania nosi nazwę REDUKCJI

(przyjmowanie elektronów)

Reakcje utleniania-redukcji są to reakcje chemiczne, podczas których następuje zmiana stopni utlenienia atomów w wyniku wymiany elektronów. Wymiana elektronów zachodzi pomiędzy reduktorem, który oddaje elektrony i utleniaczem pobierającym elektrony:




Reakcje te nie mogą przebiegać niezależnie, gdyż elektrony oddane przez atomy magnezu w reakcji utleniania są pobrane przez atomy chloru w reakcji redukcji. W każdej reakcji utleniania-redukcji liczba elektronów oddanych w procesie utleniania musi być równa liczbie elektronów pobranych w procesie redukcji.

Procesy utleniania i redukcji zachodzą zawsze jednocześnie a liczba oddanych elektronów zawsze równa jest liczbie przyjętych elektronów.

MOL (jednostka ilości materii)

1MOL 6.023 x 10²³ atomu lub cząsteczki

Masa molowa jest to masa jednego mola atomu wyrażona w gramach. Masa molowa jest równa liczbie masy atomowej.

Masa Molowa CO₂

C 12u + O2 (2*16u)=32, 12+32= 44u 44gramy

Objętość molowa gazu w warunkach normalnych Vm (objętość molowa) = 22,4dm³

Gęstość d= m / V d= masa / 22,4 dm³

Gęstość Xe (ksenonu)

D= 131,3 / 22,4 = 5,86