cząsteczki wieloatomowe - hybrydyzacjalojewska/wyklady/print_w18...cząsteczki wieloatomowe -...
Post on 05-Mar-2020
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Cząsteczki wieloatomowe - hybrydyzacja
Czy w oparciu o koncepcję orbitali molekularnych można wytłumaczyć budowę cząsteczek?
Koncepcja
OA
OA
OCOA hyb
OA
OA hyb
OA hyb
OC
OA – orbitale atomoweOA hyb – orbitale atomowe zhybrydyzowanOM – orbitale molekularne
zdelokalizowane zlokalizowane
Fakty doświadczalne
153n-C6H14C-C154CH3CH(OH)CH3C-C
154C3H8C-C155C2H5OHC-C154C2H6C-C154diamentC-C96HCOOHO-H96CH3OHO-H97H2O2O-H96H2OO-H97OH-O-H
Długość wiązania [pm]CząsteczkaWiązanie
Fakty doświadczalne
Jak wyjaśnić kątową budowę cząsteczki wody?
Jak wyjaśnić strukturę diamentu?
H
O2δ−
δ+
δ+
105°
H
10_229
Diamond(a)
109.5o
Hybrydyzacja
Co to jest hybrydyzacja?Jakie są rodzaje hybrydyzacji?Jak w oparciu o hybrydyzację wyjaśnić strukturę molekuł?
Hybrydyzacja
z
y
z
x
y
x
x
y
z
y
x
sp3
sp3
sp3
sp3
Hybridization
gives a tetrahedralarrangement
s
p y
p x
p z
x
y
z
z
y
x
y
z
x
y
z
z
x
sp3
2p
2s
hybrydyzacja
sp3
Hybrydyzacjasp3
Węgiel C
Hybrydyzacja sp3
H
H
H
H
sp3
sp3sp3
C
Wizualizacja cząsteczek
Czasteczka_hybryd_sp3.MOV
C
H
H
H
H C
H
HH
H
Hybrydyzacja sp3
Obital sp3
Hybrydyzacja
C
sp3
sp3sp3
sp3
H1s
H1s
H1s
H1s
sp3
Metan CH4
H
H
H
H
C
H
H
H
H
Hybrydyzacja sp3
Metan CH4
09_162
sp3
sp3
H1s
H1s H
1s
lone pair
N
sp3
sp3
Hybrydyzacja sp3
Amoniak NH3
Hybrydyzacja sp3
CH4 NH3 H2O
tetraedr109o
silniejszeodpychanie
słabsze odpychanie
kąt ↑
kąt ↓
piramida trygonalna107o
kątowa105o
Alkany
Hybrydyzacja sp3
Węglowodory nasycone
n-alkany = łańcuchy „proste”
n-oktan
izomeria łańcuchowa
izooktan
sp3
109°28’109°28’
sp3
109°28’109°28’
22_500
Boat
These two Hatoms repeleach other
Chair
Hybrydyzacja sp3
Węglowodory nasycone cykliczne
Cykloheksan - konformacje
Hybrydyzacja sp3
Etan C2H6
22_502
H
H
H H
H
H
CC
Hybrydyzacja sp3
„płaszczyznawiązania”
konformery1,2-dichloretanu
Rotacja
He
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
0.5 1 1.5 2 2.5 3
rotacja
ener
gia
pote
ncja
lna
3 kcal/mol
Hybrydyzacja sp3
Rotacja
Hybrydyzacja sp2
hybrydyzacja
2p
2s
sp2
Hybrydyzacja sp2
09_165
sp2 orbital
p orbital
sp2 orbital
sp2 orbital
orbital
Czasteczka_hybryd_sp2.MOV
Hybrydyzacja sp2
C C
sp 2
sp 2
sp2
sp2
H1s
H1s
H1s
H1s sp2sp2
Eten C2H4
Hybrydyzacja sp2
Eten C2H4
09_168
(b)
HC C
H
H
H
sp 2
sp 2
sp 2
sp 2
H1sH1s C C
2p
sp 2 sp 2
(a)
Hybrydyzacja sp2
Benzen C6H6
09_202
H H
H
sp2
C C
C
CC
C
sp2
H1s
H
H H
Hybrydyzacja sp2
Benzen C6H6
H H
H
H
H H
H H
H H
H
H
wiązanie zdelokalizowanetypu π
Hybrydyzacja sp2
Czasteczka_NO3.MOV
Hybrydyzacja sp
z
s px yy
x
zz
y
gives a lineararrangement
x
y
z
Hybridization180°
xx x
y
z
Czasteczka_hybryd_sp.MOV
Hybrydyzacja
O C O
sigm a bond(1 pair o f e lectrons) p i bond
(1 pair o fe lectrons)
p i bond(1 pair o fe lectrons)
(a)
O C O
sp
CO2
Hybrydyzacja
p
spsp
p
( )
N
sp
N2
lone pair sigma bond lone pair
NNsp sp sp sp
(c)
NN
2p
2pH1s
H
sp
2p
2p
C
sp 2p
2p
2p
C H
H1s
2p
sp
Hybrydyzacja sp
Acetylen C2H2
Porównanie typów hybrydyzacji
Jak z orbitali atomowych otrzymać orbitale hybrydowe?
sp2
)(
)(
21
2
21
1
x
x
pst
pst
−=
+=
xy
xy
x
ppst
ppst
pst
61
21
31
3
61
21
31
2
32
31
1
−+=
−−=
+=)(
)(
)(
)(
21
4
21
3
21
2
21
1
zyx
zyx
zyx
zyx
pppst
pppst
pppst
pppst
+++=
+−−=
−+−=
−−+=
Formalizm – liniowa kombinacja orbitali atomowych
sp
sp3
“p” charakter
“s” charakter
sp3 sp2 sp
gęstość elektronowa
Porównanie typów hybrydyzacji
Porównanie typów hybrydyzacji
wzrost charakteru „s”
i 2 p-pHC≡CH82812.1sp-spC≡C
CH2=CH260713.4sp2-sp2C=C
CH3- CH336815.4sp3-sp3C-C
molekułaenergiadługość, pm
typwiązanie
i p-p
Number ofEffective Pairs
Arrangementof Pairs
HybridizationRequired
2 Linear sp
180°
3 Trigonalplanar
sp2
120°
4 Tetrahedral
109.5°
5 Trigonalbipyramidal
dsp3
90°
120°
90°
90°
6 Octahedral d2sp3
sp3
Porównanie typów hybrydyzacji
Kształty cząsteczek
Porównanie typów hybrydyzacji08_06T
Number ofElectron Pairs
Table 8.6 Arrangements of Electron Pairs Around an Atom Yielding Minimum Repulsion
Arrangement of Electron Pairs Example
2 Linear
3 Trigonalplanar
4 Tetrahedral
5 Trigonalbipyramidal
6 Octahedral
A
A
A
A120°90°
A
Kształty cząsteczek
Porównanie typów hybrydyzacjiPrzykłady cząsteczek
105oH2Okątowy22sp3
107oNH3piiramidatrygonalna
13sp3
109oCH4tetraedr04sp3
SO2kątowy12sp2
120oSO3trójkąt płaski03sp2
kąt pomiędzy wiązaniami
przykładkształtliczba wolnych par
liczba podstawników
hybrydyzacja
Orbitale molekularne
Czy hybrydyzacja jest potrzebna do opisu wiązań w cząsteczce?
Orbitale molekularneCząsteczka CO – bez hybrydyzacji
2s2s
σs
σ*s
2p2p
σp
πp
π*p
σ*p
CO2p
2p
σp
πp
π*p
σ*p
2p2p
σp
πp
π*p
σ*p
CO
Bielański
Orbitale molekularneCząsteczka CO –hybrydyzacja atomu C
2p
2px
σt1-p
πp
π*p
σ*ti-p
2s
σns
t1 t2
2py 2pz
t2
2s
2p
2px
σt1-p
πp
π*p
σ*ti-p
2s
σns
C O
t1 t2
2py 2pz
t2
2sAtkins
top related