Wiązania chemiczne

W chemii klasycznej wiązanie chemiczne to para elektronów stref walencyjnych atomów, której oddziaływanie powoduje połączenie atomów w cząsteczkę.

(w chemii kwantowej wiązanie nosi nazwę orbitalu molekularnego inaczej orbitalu cząsteczkowego)

oznaczenie „- „ lub „ : ” jedno wiązanie to jedna para elektronowa

Podział wiązań chemicznych

1. Kryterium stanowi: pochodzenie pary elektronowej tworzącej wiązanie.

• 
  Wiązanie donorowo-akceptorowe (koordynacyjne) to wiązanie w którym jeden atom jest dawcą pary elektronowej a drugi jej biorcą (donor-dawca, akceptor-biorca). oznaczenie „ ”

występowanie: związki zespolone^*

• Wiązanie niekoordynacyjne to wiązanie do którego elektrony oddawały oba atomy, które je utworzyły.

występowanie: inne związki^*

2. Kryterium stanowi: różnica elektroujemności dwóch atomów tworzących
   to wiązanie.

• Wiązanie kowalencyjne (czystoatomowe, homopolarne) to takie wiązanie w którym para atomowa znajduje się w centrum pomiędzy atomami

różnica elektroujemności atomów 0 ≤ ∆X < 0,4 oznaczenie „ - „

występowanie: cząsteczki homojądrowe(O₂, N₂), CS₂ , AsH₃

• Wiązanie kowalencyjne-spolaryzowane (atomowe spolaryzowane, homeopolarne)

to takie wiązanie w którym para elektronowa jest przesunięta w stronę atomu

o wyższej elektroujemności.

różnica elektroujemności atomów 0,4 ≤ ∆X < 1,7 oznaczenie „ lub ►”

występowanie: cząsteczki utworzone z dwóch niemetali o odpowiedniej różnicy elektroujemności (tlenki
i wodorki niemetali, kwasy)

wyjątki: w halogenowodorach HX zawsze jest wiązanie spolaryzowane nawet wtedy, gdy różnica elektroujemności wskazuje na jonowe.

• Wiązanie jonowe (heteropolarne) to takie wiązanie w którym para elektronowa jest przeniesiona na atom o wyższej elektroujemności, wyniku powstaje kation i anion a wiązanie chemiczne polega na elektrostatycznym oddziaływaniu jonów przeciwnego znaku.

różnica elektroujemności atomów 1,7 ≤ ∆X

oznaczenie (ładunek kationu i anionu) Eⁿ⁺ + A^m-

występowanie: cząsteczki utworzone z metalu i niemetalu (tlenki, wodorki, halogenki

metali, sole pomiędzy kationem metalu i anionem reszty kwasowej,

w wodorotlenkach zasadowych pomiędzy kationem metalu i anionem hydroksylowym)

wyjątki: w wodorkach metali aktywnych zawsze jest wiązanie jonowe nawet, gdy

różnica elektroujemności wskazuje na atomowe spolaryzowane

Specyficzne typy wiązań

• Wiązanie metaliczne to wiązanie utworzone pomiędzy rdzeniami atomowymi a chmurą wolnych elektronów walencyjnych stanowiących tak zwany „gaz elektronowy” poruszający się w miarę swobodnie
  w obrębie sieci krystalicznej.

występowanie: metale i wodorki metali bloku p

• Wiązanie wodorowe to wiązanie chemiczne utworzone pomiędzy atomem wodoru a atomem o dużej elektroujemności i małym promieniu atomowym (N, O, F). oznaczenie „ - - - ”

występowanie: białka, woda ciekła, kwas fluorowodorowy ( H₂F₂) (asocjaty cząsteczek)

• Mostki wodorowe to wiązanie wodorowe z deficytem elektronów.

np. (AlH₃)₂

Gdyby to były normalne wiązania chemiczne to ilość elektronów by wynosiła 8 ^. 2 =16

natomiast ilość elektronów walencyjnych wszystkich atomów wynosi

2 ^. 3 elektrony glinu + 6 ^. 1 elektron wodoru = 12.

Siły międzycząsteczkowe Van^, der Waalsa

oddziaływania dipol-dipol

oddziaływania dipol-dipol indukowany

oddziaływania dipol indukowany -dipol indukowany

(mają duże wartości lecz działają na bardzo małych odległościach i wykazują zmieniający się kierunek działania)

Związki kompleksowe^*

K₄[Fe(CN)₆]

związek

kompleksowy,

koordynacyjny, ligandy (donor)

zespolony

atom centralny (akceptor)

JON [Fe(CN)₆]^4-

KOMPLEKSOWY pomiędzy atomem centralnym a ligandem występuje wiązanie koordynacyjne

Fe²⁺ + 6CN^- = [Fe(C₆N₆)]^4- jon heksacyjanożelaza (II)

JONY KOMPLEKSOWE dodatnie, ujemne,

KOMPLEKSY obojętne (Ni(CO)₄) tetrakarbonylek niklu

LIGANDY aniony lub cząsteczki obojętne ATOMY CENTRALNE metale lub niemetale

1 lub 2, 3 ……… atomy centralne

μ - jedno lub wielordzeniowe

Nazewnictwo ligandów LK = 2

O^2- okso

OH^- hydrokso LK=3

S^2- tio

I^- jodo

Br^- bromo LK=4

Cl^- chloro

F^- fluoro

CO₃^2- węglano

CN^- cyjano

C₂O₄^2- szczawiano

SCN^- tiocyjano

O₂^2- perokso

H^- hydro, hydrydo LK =5

NO₃^- azotano

ONO^- nitrito - O

NO₂^- nitrito - N

SO₄^2- siarczano LK = 6

S₂O₃^2- tiosiarczano

NH₂^- amido

NH^2- imido

NH₃ amina

H₂O akwa

CO karbonyl

NO nitrozyl

R₃P trialkilofosfina

Liczba koordynacyjna(L.K.) - liczba atomów bezpośrednio połączonych
z atomem centralnym 2: 8 (10 : 12)

Własności substancji o danym typie wiązania chemicznego

Substancje jonowe:

dobrze rozpuszczają się w wodzie i innych rozpuszczalnikach o podobnej budowie, w stanie rozpuszczonym

i stopionym przewodzą prąd elektryczny, w temperaturach pokojowych są ciałami stałymi o wysokich temperaturach topnienia i wrzenia

Substancje kowalencyjne:

nie mają tak jednoznacznych właściwości jak substancje jonowe

Substancje o wiązaniu metalicznym:

przewodzą prąd i energię na sposób ciepła, w temperaturach pokojowych są ciałami stałymi (za wyjątkiem Hg), są kowalne i ciągliwe, nieprzeźroczyste (gaz elektronowy zasłania sieć
i działa jak smar).

Zasada tworzenia wiązań chemicznych

(reguła helowca, dubletu i oktetu elektronowego)

Tworząc wiązania chemiczne atom dąży do uzyskania konfiguracji elektronowej^* gazu szlachetnego czyli dwóch lub ośmiu elektronów w sferze walencyjnej atomu.

Osiąga to poprzez:

oddawanie lub przyjmowanie elektronów

uwspólnianie elektronów walencyjnych

*konfiguracja elektronowa

to umowny zapis położenia elektronów w powłokach lub podpowłokach elektronowych

wzory elektronowe cząsteczek

pokazują w jaki sposób oddziaływają chmury elektronowe atomów w procesie tworzenia cząsteczek

wolne pary elektronowe - pary sfery walencyjnej, które nie tworzą wiązań chemicznych

pary wiążące - pary elektronowe wiązań chemicznych

pary sigma (σ ) - pary wiązań pojedynczych

pary pi (π) - pary wiązań ponad pojedynczych

Polaryzacja wiązania chemicznego

to przesunięcie pary elektronowej w stronę atomu o wyższej elektroujemności.

W wyniku pojawia się cząstkowy ładunek dodatni na atomie o niższej elektroujemności

i ujemny na atomie o atomie o wyższej elektroujemności.

W przypadkach skrajnych ładunek zero -wiązanie kowalencyjne

i całkowity ładunek dodatni i ujemny dla wiązania jonowego.

Dipol

(dwa pola)

Cząsteczka jest dipolem, gdy spełnia dwa warunki

• posiada wiązanie atomowe-spolaryzowane

• momenty dipolowe pojedynczych wiązań się nie znoszą.

Moment dipolowy

to wielkość wektorowa* określająca polaryzację wiązania chemicznego

μ = q ^. l [C ^. m ]

znacznie mniejszą jednostką jest debaj (1D)

*wielkość wektorowa

ma wartość, kierunek, zwrot i punkt przyłożenia

Iwona K®ól - nauczyciel chemii VIII LO

„Notatki ucznia”

3

H

Al

H

Al

H

H

H

H

kompleksy chelatowe (wewnętrzne)

LK ≠ LICZBY LIGANDÓW

LK > LICZBY LIGANDÓW

---