Chemická vazba

Vymezení pojmu chemická vazba a podmínek jejího vzniku. Charakteristika vazeb. Rozdělení chemických vazeb. Násobné vazby. Polarita vazeb. Koordinačně – kovalentní vazba. Slabší vazebné interakce (vodíková vazba, van der Waalsova vazba). Vaznost. Vlastnosti látek v závislosti na povaze vazby. Hybridizace. Tvary molekul.

Chemická vazba

molekula:

  • molekula – 2 a více atomů x sloučenina – 2 a více prvků
  • stálé uskupení atomů spojené chemickými vazbami
  • homonukleární  (stejné atomy) x heteronukleární (různé atomy)
  • elektroneutrální molekuly x molekulové ionty
  • radikály: vysoce reaktivní částice obsahující jeden nebo více nepárových elektronů
  • nejstabilnější systémy s nejnižší energií

chemická vazba:

  • poutá atomy prvků v molekule prostřednictvím valenčních elektronů
  • vznik/zánik: chemickou reakcí
  • vazebná energie: uvolňuje se při tvorbě chemické vazby
  • disociační energie: energie dodaná pro rozštěpení vazby
  • vazebná/disociační energie: stejná hodnota, kJ/mol, čím je větší – tím je vazba pevnější
  • délka vazby: vzdálenost jader vázaných atomů

Parametry chemické vazby

energie vazby          

  • každá vazba má svoji určitou energii
  • při štěpení vazeb energii dodávám – disociační energie – značím (+)
  • při vzniku vazby se energie uvolní – vazebná energie – značím (-)
  • k rozštěpení vazby a ke vzniku vazby je potřeba stejná energie
  • čím je vyšší hodnota vazebné energie, tím je vazba pevnější
  • dle vazeb můžu odhadnout vlastnosti
  • nízká vazebná energie – nestabilní (samovznícení…)

2) délka vazby         

  • souvisí s atomovým poloměrem – přímo úměrně
  • čím delší – tím snáz oddělím atomy

Podmínky vzniku chemické vazby

  • atom nemá zaplněnou valenční vrstvu (snaha přiblížit se elektronové konfiguraci vzácného plynu)
  • dostatečné přiblížení atomů s dostatečně vysokou energií
  • opačný spin

Charakteristika vazeb

kovalentní vazba:

  • založena na sdílení elektronového páru
  • 1 pár – jednoduchá vazba, 2 páry – dvojná vazby…
  • každý z atomů dosahuje stabilní elektronové konfigurace nejbližšího vzácného plynu

iontová vazba:

  • vysoký rozdíl elektronegativit (> 1,7)
  • založena na elektrostatickém přitahování mezi kationem a anionem
  • prvky I. a II. A s prvky VI. a VII. A
  • 2 atomy: jeden odevzdáním 1-2 elektronů a druhý přijetím stejného počtu atomů dosáhnou konfigurace vzácného plynu
  • Li + F → Li+F
  • iontové sloučeniny – pevné vazby, vysoká teplota tání a varu, vedou elektrický proud, rozpustné ve vodě

kovová vazba:

  • mezi atomy kovu – v tuhém stavu
  • elektrostatickou přitažlivostí kationtů kovů a volně se pohybujících valenčních elektronů
  • ve struktuře kovů, které mají nízký počet valenčních elektronů
  • v kovech volný pohyb elektronu
  • delokalizovaná vazba, mřížka

koordinačně kovalentní vazba = donorakceptorová, dativní

  • donor – dárce: 1. atom dá 2 elektrony
  • akceptor – příjemce: 2. atom dá 0 elektronů, volná valenční vrstva
  • vlastnosti jako kovalentní vazba

slabší vazebné interakce:

  • Van der Waalsovy síly: přitahování opačných pólů molekul, nebo nábojů iontů
  • Vodíková vazba: vodík – prvek s vysokou elektronegativitou (F, O, N), vodík – volný elektronový pár prvku

Rozdělení chemických vazeb

  • sigma vazba – nachází se na spojnici atomových jader
  • pí vazba – nachází se mimo spojnici atomových jader

násobné vazby

  • jednoduchá – vždy typ sigma
  • dvojná – jedna sigma a jedna pí
  • trojná – 2 pí a jedna sigma

elektronegativita

  • schopnost přitahovat valenční elektrony
  • nepolární: DX < 0,4
  • polární: DX= 0,4-1,7  značím δ+ δ
  • iontová: DX > 1,7

Vaznost

  • číslo, které udává, kolik kovalentních vazeb s jinými atomy daný atom vytváří
  • určení vaznosti (2. a 3. perioda) – Oktetové pravidlo > stabilní konfigurace vzácného plynu (elektrony vazby – valenční vrstva obou atomů),
  • průnik valenčních orbitalů (energeticky výhodnější – chudší) – molekulový orbital > pí a sigma

Vlastnosti látek v závislosti na povaze vazby

  • kovalentní nepolární vazba:
    • nerozpustné ve vodě, rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (benzen, tetrachlormetan)
    • nevedou elektrický proud
  • polární iontová vazba:
    • rozpustné ve vodě, nerozpustné v nepolárních rozpouštědlech
    • v tavenině/roztoku vedou elektrický proud
  • kovová vazba:
    • vedou elektrický proud a teplo
    • kujné a tažné

Hybridizace

  • týká se vazeb sigma
  • určujeme pouze hybridizaci středového atomu molekuly > odvození tvaru
  • tvarové a energetické sjednocení orbitalů > hybridní orbitaly
  • energie hybridního orbitalu > průměr původní energie orbitalů
  • vazebné možnosti atomů jsou dány stavbou jejich orbitalů
  • hybridní orbitaly > tvary molekul
  • energie potřebná k excitaci a vytvoření valenčního excitačního stavu < vazebná energie
  • sp > lineární (CO)
  • sp2 > rovnostranný trojúhelník (BCl3)
  • sp3 > čtyřstěn (tetraedr) (CH4, H2O, NH3)
  • sp3d > pravidelný trojboký dvojjehlan (trigonální bipyramida) (PCl5)
  • sp3d2 > pravidelný čtyřboký dvojjehlan (oktaedr) (SF6)

PCl5 (chlorid fosforečný)

  • P(Ne): 3s2 3p3 (||)  (|)(|)(|)
  • P(Ne)*: 3s1 3p3 3d1 (|)  (|)(|)(|)  (|)()()()()
  • hybridizace – dle počtu zaplněných orbitalů: s1p3d1 > sp3d