K ij k i Kemijska veza i struktura molekula

1

K ij k iKemijska veza i struktura molekula

dr.sc. M. Cetina, doc.Tekstilno-tehnološki fakultet, Zavod za primijenjenu kemiju

Valenciju atoma elemenata, a time i kemijska svojstvaodređuje elektronska konfiguracija dviju vanjskihelektronskih ljuski, odnosno njihovih orbitala

Elektroni se dijele na:

unutarnje elektrone – ne sudjeluju u vezivanjske (valentne) elektrone – sudjeluju u vezanju atoma

(broj skupine – 10)


U vezi koja nastaje između dvaju ili više atoma sudjelujuelektroni njihovih vanjskih ljusaka (valentni elektroni).

2

Atomi se međusobno spajaju zato što spojeni čineenergijski stabilniji sustav!

Prilikom spajanja atomi postižu takve elektronskekonfiguracije koje omogućuju da se snizi ukupnaenergija sustava i to na dva načina:

1. atomi prelaze u pozitivno ili negativno nabijene ione(katione i anione) koji međusobnim privlačenjem, uzoslobađanje potencijalne energije, čine ionsku vezuu ionskoj kristalnoj rešeci


u ionskoj kristalnoj rešeci

2. atomi se spajaju kovalentnom vezom stvaranjem(po najstarijoj teoriji) zajedničkog elektronskog parauz oslobađanje energije.

Ionska veza Kovalentna veza

e–

Na ClBr Cl

Na+ Cl–Br–Cl

Na C


3

Između ionske i kovalentne veze ne postoje oštregranice, već kontinuirani prijelaz ⇒ kovalentna veza sdjelomičnim ionskim karakterom.

V i đ t šti i j l kt k i t k ijVeza između atoma u suštini je elektronska interakcija

Koja vrsta veze će nastati ovisi o elektronskojkonfiguraciji slobodnih atoma, tj. o energijskom stanjunjihovih valentnih elektrona koja se očituje u energijiionizacije i elektronskom afinitetu


ionizacije i elektronskom afinitetu.

Nepobitno je dokazano da su kemijska i fizička svojstvatvari uvjetovana prirodom kemijske veze.

Ionska veza


4

Nastaje između atoma elemenata koji se nalaze krajnjelijevo i krajnje desno u periodnom sustavu elemenata, tj.između metala i nemetala.

Stabilna elektronska konfiguracija ostvaruje se kodionske veze prijenosom elektrona s jednog atoma nadrugi pri čemu nastaju dva suprotno nabijena iona(kation, anion).


Na taj način oba iona poprimaju (postižu) elektronskukonfiguraciju najbližeg plemenitog plina

otpuštanje elektrona primanje elektronape

riode


skupine skupine

5

Npr. natrijev atom daje jedan elektron klorovom atomu itako postiže konfiguraciju plemenitog plina neona, aklorov atom prima elektron i postiže konfiguracijuplemenitog plina argonaplemenitog plina argona.

Natrijev atom ima malu energiju ionizacije – donorelektrona

Klorov atom ima veliki afinitet za elektrone akceptor


Klorov atom ima veliki afinitet za elektrone – akceptorelektrona

METALIMALI ELEKTRONSKI AFINITET

NEMETALIVELIKI ELEKTRONSKI AFINITET

IONSKI SPOJ

MALI ELEKTRONSKI AFINITETMALA ENERGIJA IONIZACIJE

TVORE KATIONE

VELIKI ELEKTRONSKI AFINITETVELIKA ENERGIJA IONIZACIJE

TVORE ANIONE

Kationialkalijski metali: M+

zemnoalkalijski: M2+

Anionihalogenidi: F−, Cl−, Br−, I−

oksid: O2−


zemnoalkalijski: M oksid: O

6

Stabilizacija sustava uzrokovana je energijom kristalnerešetke koja se oslobađa pri stvaranju veze.

Čim je oslobođena energija kristalne rešetke veća tim jeČim je oslobođena energija kristalne rešetke veća tim jei veza stabilnija, što znači da je energija kristalnerešetke mjera stabilnosti iona u kristalnom stanju.

Tipični ionski spojevi su spojevi alkalijskih elemenata sahalogenidima (alkalijski halogenidi). Tipični alkalijski


g ( j g ) p jhalogenidi nazivaju se i tipičnim solima.

Z(Na+) = 12 · 1/4 + 1 = 4Z(Cl−) = 8 · 1/8 + 6 · 1/2 = 4

Z − broj iona u jediničnoj ćelijij j j j


7

Cl−Cs+

Zn2+

S2−


CsCl ZnS

veza između iona je elektrostatske prirode(postojanje iona dokazano je rentgenskom strukturnomanalizom)

Općenita svojstva ionskih spojeva:

)

veza nije usmjerena u prostoru, već ionski spojevikristaliziraju u zbijeno pakiranim strukturama.

ionski spojevi imaju veliku tvrdoću, visoko talište ivrelište (zbog jakog privlačenja između iona)ionski spojevi su u pravilu dobro topljivi u vodi


p j p p j(disocijacija)

vodene otopine i taline ionskih spojeva dobroprovode električnu struju.

8

Kod pisanja formula ukupan broj pozitivnih iona jednakje broju negativnih iona (Ca2+; 2Cl− = CaCl2).

Pisanje formula i imenovanje ionskih spojeva

j j g ( 2)

Ionski spojevi koji se sastoje od dva elementa nazivajuse binarnim (NaCl), a oni koji se sastoje od tri elementaternarnim (NH4Cl).


Kiseline: a) binarne (HF, HCl)

b) okso – sadrže jedan ili više kisikovih atoma(H2SO4, H3PO3, HClO)

Formula iona Naziv aniona

SO42− sulfat

Primjeri:

Formula iona Naziv aniona

I− jodid

H2PO4− dihidrogenfosfat

HPO42− hidrogenfosfat

CN− cijanid

NaI – natrijev jodid

MgF2 – magnezijev fluorid

Na2SO4 – natrijev sulfat

Ca(H2PO4)2 – kalcijev dihidrogenfosfat

F− fluorid

CO32− karbonat

NO3− nitrat


g 2 g j

CaCO3 – kalcijev karbonat

KNO3 – kalijev nitrat

( 2 4)2 j g

MgHPO4 – magnezijev hidrogenfosfat

NaCN – natrijev cijanid

9

Imenovanje okso kiselina:

Najznačajnija kiselina u nizu ima nastavak –na koji sedodaje nazivu nemetalnog atoma koji tu kiselinu gradi(npr. klorna kiselina, HClO3).

Kiselina s jednim atomom manje od najznačajnije imanastavak -asta (npr. klorasta kiselina, HClO2).Kiselina s još jednim atomom manje ima još ipredmetak -hipo (npr. hipoklorasta kiselina, HClO) .Ak t ji ki li j d i t iš d


Ako postoji kiselina s jednim atomom više odnajznačajnije (s nastavkom –na) dobiva i predmetak –per (npr. perklorna kiselina, HClO4).

Naziv kiseline Formula kiseline Naziv aniona Formula

iona

Fluorovodična HF fluorid F−

Klorovodična HCl klorid Cl−

Imena važnijih kiselina i njihovih iona:

Klorovodična HCl klorid Cl

Bromovodična HBr bromid Br−

Jodovodična HI jodid I−

Dušična HNO3 nitrat NO3−

Dušičasta HNO2 nitrit NO2−

Sumporna H2SO4hidrogensulfat HSO4−

sulfat SO42−


Sumporasta H2SO3hidrogensulfit HSO3−

sulfit SO32−

Sumporovodična H2Shidrogensulfid HS−

sulfid S2−

10

Naziv kiseline Formula kiseline Naziv aniona Formula

iona

Ugljična H2CO3hidrogenkarbonat HCO3−

karbonat CO32−3

Fosforna H3PO4

dihidrogenfosfat H2PO4−

hidrogenfosfat HPO42−

fosfat PO43−

Perklorna HClO4 perklorat ClO4−

Klorna HClO3 klorat ClO3−

Kl t HClO kl it ClO −


Klorasta HClO2 klorit ClO2−

Hipoklorasta HClO hipoklorit ClO−

Cijanovodična HCN cijanid CN−

KMnO4 – kalijev permanganat

Primjeri soli s anionima koji sadrže metale:

4 j p g

Na2Cr2O7 – natrijev dikromat

K2CrO4 – kalijev kromat


K ij k i Kemijska veza i struktura molekula

Documents