Wprowadzenie do chemii (Polski)

Warunki

• siła wiązania jest bezpośrednio związana z ilością energii potrzebnej do zerwania wiązania między dwoma atomami. Im więcej energii potrzeba, tym silniejsze jest Wiązanie.,
• długość wiązania odległość między jądrami dwóch połączonych atomów. Można to określić eksperymentalnie.
• hybrydyzacja orbitalnawykonanie mieszania orbitali atomowych w celu utworzenia nowych orbitali hybrydowych odpowiednich do jakościowego opisu właściwości wiązania atomowego i geometrii.
• orbitale atomoweprzykład fizyczny w przestrzeni wokół jądra, gdzie elektron ma prawdopodobieństwo istnienia.

podwójne i potrójne wiązania kowalencyjne

wiązanie kowalencyjne występuje, gdy elektrony są współdzielone między atomami., Podwójne i potrójne wiązania kowalencyjne występują, gdy cztery lub sześć elektronów jest dzielonych między dwa atomy, a są one wskazane w strukturach Lewisa przez narysowanie dwóch lub trzech linii łączących jeden atom z drugim. Ważne jest, aby pamiętać, że tylko atomy z potrzebą uzyskania lub utraty co najmniej dwóch elektronów walencyjnych poprzez dzielenie mogą uczestniczyć w wielu wiązaniach.

pojęcia wiązania

wiązania podwójne i potrójne można wyjaśnić hybrydyzacją orbitalną lub „mieszaniem” orbitali atomowych w celu utworzenia nowych orbitali hybrydowych. Hybrydyzacja opisuje sytuację wiązania z punktu widzenia określonego atomu., Połączenie orbitali s I p powoduje powstanie orbitali hybrydowych. Nowo uformowane orbitale hybrydowe mają taką samą energię i mają określony układ geometryczny w przestrzeni, który zgadza się z obserwowaną geometrią wiązania w cząsteczkach. Orbitale hybrydowe są oznaczane jako spx, gdzie s I p oznaczają orbitale używane do procesu mieszania, a wartość górnego x waha się od 1 do 3, w zależności od tego, ile orbitali p jest potrzebnych do wyjaśnienia obserwowanego wiązania.,

wiązania Pi

wiązania Pi, lub \pi, występują, gdy zachodzi nakładanie się niehybrydyzowanych orbitali P dwóch sąsiednich atomów., Nakładanie się nie zachodzi między jądrami atomów i jest to kluczowa różnica między wiązaniami sigma i pi. Aby Wiązanie tworzyło się efektywnie, musi istnieć odpowiednia zależność geometryczna między niehybrydyzowanymi orbitalami p: muszą one znajdować się na tej samej płaszczyźnie.

wiele wiązań między atomami zawsze składa się z wiązania sigma, przy czym wszelkie dodatkowe wiązania są typu π.

przykłady wiązań Pi

najprostszym przykładem związku organicznego z wiązaniem podwójnym jest etylen lub Eten, C2H4. Wiązanie podwójne między dwoma atomami węgla składa się z wiązania sigma i wiązania π.

z perspektywy atomów węgla, każdy z nich ma trzy hybrydowe orbitale sp2 i jeden niehybrydiowany orbital P. Trzy orbitale sp2 leżą w jednej płaszczyźnie pod kątem 120 stopni. Gdy atomy węgla zbliżają się do siebie, ich orbitale nakładają się i tworzą wiązanie. Jednocześnie orbitale p zbliżają się do siebie i tworzą więź. Aby utrzymać to Wiązanie, orbitale p muszą pozostać równoległe do siebie, dlatego obrót nie jest możliwy.,

Wiązanie potrójne polega na podziale sześciu elektronów, z wiązaniem sigma i dwoma wiązaniami \pi. Najprostszym związkiem organicznym o potrójnym wiązaniu jest acetylen, C2H2. Wiązania potrójne są silniejsze niż wiązania podwójne ze względu na obecność dwóch \Pi wiązań, a nie jednego. Każdy węgiel ma dwa orbitale hybrydowe sp, a jeden z nich pokrywa się z odpowiadającym mu jednym z drugiego atomu węgla, tworząc wiązanie SP-sp sigma. Pozostałe cztery niehybrydyzowane orbitale p nakładają się na siebie i tworzą dwa wiązania \pi. Podobnie jak wiązania podwójne, nie ma możliwości obrotu wokół osi wiązania potrójnego.,

obserwowalne konsekwencje wiązań wielokrotnych

wiązania kowalencyjne można sklasyfikować pod względem ilości energii potrzebnej do ich zerwania. Opierając się na eksperymentalnej obserwacji, że do zerwania wiązania między dwoma atomami tlenu w O2 potrzeba więcej energii niż dwoma atomami wodoru w H2, wnioskujemy, że atomy tlenu są ze sobą ściślej związane. Mówimy, że wiązanie między dwoma atomami tlenu jest silniejsze niż wiązanie między dwoma atomami wodoru.

eksperymenty wykazały, że wiązania podwójne są silniejsze niż wiązania pojedyncze, a wiązania potrójne są silniejsze niż wiązania podwójne., Dlatego potrzeba więcej energii, aby złamać Wiązanie potrójne w N2 w porównaniu do wiązania podwójnego W O2. Rzeczywiście, potrzeba 497 kcal/mol, aby rozbić cząsteczkę O2, podczas gdy potrzeba 945 kJ/mol, aby zrobić to samo z cząsteczką N2.

długość wiązania

kolejną konsekwencją obecności wielu wiązań między atomami jest różnica odległości między jądrami połączonych atomów. Wiązania podwójne mają krótsze odległości niż wiązania pojedyncze, a wiązania potrójne są krótsze niż wiązania podwójne.