Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση – ...

24
Ιαν 2010 1 Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση – Θεωρία Δεσμού Σθένους – σ και π δεσμοί Λιόντος Ιωάννης - Χημικός Lio

description

Lio. Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση – Θεωρία Δεσμού Σθένους – σ και π δεσμοί. Λιόντος Ιωάννης - Χημικός. • Ομοιοπολικός δεσμός • Κβαντομηχανική Θεώρηση • Θεωρία Δεσμού Σθένους. Lio. Δημιουργήθηκε από τον Linus Pauling προσπαθώντας να δώσει εξήγηση - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση – ...

Page 1: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 1

Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση – Θεωρία Δεσμού Σθένους –

σ και π δεσμοί

Λιόντος Ιωάννης - Χημικός

Lio

Page 2: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 2

• Ομοιοπολικός δεσμός • Κβαντομηχανική Θεώρηση • Θεωρία Δεσμού Σθένους

Δημιουργήθηκε από τον Linus Pauling προσπαθώντας

να δώσει εξήγηση

για το πότε , πως και γιατί σχηματίζεται ένας δεσμός.

Η θεωρία δεσμού σθένους περιγράφει το σχηματισμό ομοιοπολικού δεσμού σαν το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ή επικάλυψης των ατομικών τροχιακών (Orbital’s overlap) των ατόμων που συμμετέχουν στο χημικό δεσμό.

Lio

Page 3: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 3

1. Η ανάπτυξη ομοιοπολικού δεσμού ανάμεσα σε 2 άτομα, επιτυγχάνεται όταν ατομικά τροχιακά σθένους του ενός ατόμου επικαλύπτουν ατομικά τροχιακά σθένους του άλλου ατόμου.

2. Αν στο κάθε ατομικό τροχιακό που συμμετέχει στον μηχανισμό αυτό της επικάλυψης περιέχεται ένα μονήρες ηλεκτρόνιο, τότε ηλεκτρόνια με αντι-παράλληλο spin δημιουργούν κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων που ανήκουν και στα 2 άτομα. Η έλξη του ζεύγους ηλεκτρονίων από τους πυρήνες και των 2 ατόμων οδηγεί στην ανάπτυξη του δεσμού ανάμεσά τους.

3. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός επικάλυψης των ατομικών τροχιακών τόσο ισχυρότερος είναι ο ομοιοπολικός δεσμός.

Οι βασικές αρχές της θεωρίας δεσμού - σθένους

Lio

Υπάρχουν 2 είδη δεσμών : ο σ- και ο π- δεσμός

Page 4: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 4

Ενέργεια του συστήματος Η – Η σε συνάρτηση με την απόσταση των πυρήνων των δύο ατόμων υδρογόνου

Μήκος δεσμού : είναι η απόσταση ανάμεσα στους δύο πυρήνες, στην οποία επιτυγχάνεται η ελάχιστη ενέργεια, άρα κι η μέγιστη σταθερότητα του μορίου

Lio

Page 5: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 5

σ – δεσμός 1. Δημιουργείται με μετωπική επικάλυψη s – s , s – p , p –

p ατομικών τροχιακών κατά τον άξονα που συνδέει τους πυρήνες των 2 ατόμων.

2. Προκαλείται η μέγιστη δυνατή επικάλυψη, άρα και η μέγιστη ισχύς δεσμού. Είναι ισχυρότερος από τον π- δεσμό.

3. Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μέγιστη στον χώρο ανάμεσα στους 2 πυρήνες και το ηλεκτρονιακό νέφος έχει κυλινδρική συμμετρία.

4. Είναι ο πρώτος δεσμός που δημιουργείται ανάμεσα σε 2 άτομα (δηλαδή ανάμεσα σε 2 άτομα μπορεί να υπάρχει μόνο σ- δεσμός : Όλοι οι απλοί δεσμοί είναι σ- δεσμοί ).

5. Επιτρέπεται η ελεύθερη περιστροφή γύρω από τον άξονά του.

Lio

Page 6: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 6

σ- δεσμοί σ – δεσμός (1s – 1s) στο μόριο του Η2

σ – δεσμοί

(s – p) και (p – p)

Lio

Page 7: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 7

σ – δεσμοί Η δημιουργία του σ – δεσμού στο μόριο του H2

Μετωπική επικάλυψη 1s – 1s ατομικών τροχιακών.

ΗΗ ΗΗ

Lio

1s 1s H2 : σ-δεσμός

ΗΗ ΗΗ ee

Page 8: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 8

Ερμηνεία της μοριακής δόμησης του Η2 με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους.

Lio Θεμελιώδης ηλεκτρονιακή κατάσταση των 2 ατόμων H :

1H : 1s11H : 1s1

σ - δεσμός

Page 9: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 9

σ – δεσμοί

Η δημιουργία του σ – δεσμού Η – Ο

Mετωπική επικάλυψη 1s – 2p ατομικών τροχιακών

ΗΗ ΟΟ

Lio

1s 2p Η – Ο : σ – δεσμός

ΗΗ ΟΟ ee

Page 10: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 10

Σχηματισμός σ- δεσμού στο HF

Γίνεται μετωπική επικάλυψη του 1s ατομικού τροχιακού του ατόμου του H με το 2p ατομικό τροχιακό του ατόμου του F

Lio

Οπότε δημιουργείται ένας σ - δεσμός

+

Page 11: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 11

Ερμηνεία της μοριακής δόμησης του HF με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους.

LioΘεμελιώδης ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων του Η και του F

1Η : 1s1 9F : 1s2 , 2s2 2p5

σ - δεσμός

Page 12: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 12

σ – δεσμοί Η δημιουργία του σ – δεσμού Ο – Ο (ο απλός δεσμός)

Mετωπική επικάλυψη 2p – 2p ατομικών τροχιακών

Lio

2p 2p Ο – Ο : σ – δεσμός

ΟΟ ΟΟOO OOe e

Page 13: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 13

Ερμηνεία της μοριακής δόμησης του F2 με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους

LioΘεμελιώδης ηλεκτρονιακή δομή των 2 ατόμων του F 9F : 1s2 , 2s2 2p5 9F : 1s2 , 2s2 2p5

σ- δεσμός

Page 14: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 14Ερμηνεία της μοριακής δόμησης του H2S με βάση τη θεωρία δεσμού σθένους.

LioΘεμελιώδης ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων του Η και του S

1Η : 1s1 16S : 1s2 , 2s2 2p8 , 3s2 3p4

Δύο σ- δεσμοί 3pψ (S) – 1s (H)και

3pz (S) – 1s (H)

Page 15: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 15

σ- δεσμοί με επικάλυψη s – s ατoμικών τροχιακών s – p ατoμικών τροχιακών

Lio

Page 16: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 16

σ- δεσμός

με μετωπική επικάλυψη

p – p ατομικών τροχιακών

Lio

Page 17: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 17

π – δεσμός1. Δημιουργείται με πλευρική επικάλυψη μόνο p – p

ατομικών τροχιακών (με παράλληλους άξονες).

2. Δεν επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή επικάλυψη, άρα ο π- δεσμός είναι ασθενέστερος από τον σ- δεσμό.

3. Η πυκνότητα του ηλεκτρονιακού νέφους είναι μηδέν στον χώρο ανάμεσα στους 2 πυρήνες και μέγιστη εκατέρωθεν του άξονα που συνδέει τους 2 πυρήνες.

4. Δημιουργείται μόνο εφόσον προηγηθεί η δημιουργία του σ- δεσμού (π-δεσμοί υπάρχουν μόνο στον διπλό και στον τριπλό δεσμό) .

5. Δεν επιτρέπεται η ελεύθερη περιστροφή γύρω από τον άξονά του.

Lio

Page 18: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 18

π – δεσμός

Η δημιουργία του π – δεσμού στο μόριο του Ο2

Πλευρική επικάλυψη 2p – 2p ατομικών τροχιακών.

OO OO

2p 2p O – Ο : π – δεσμός

Lio

Page 19: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 19

Lio

π- δεσμός

Πλευρική επικάλυψη

p – p ατομικών τροχιακών Δημιουργία π – δεσμού

+

pψpψ

Page 20: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 20

Η επικάλυψη ενός p τροχιακού με ένα p

τροχιακό, με παράλληλους άξονες,

οδηγεί στο σχηματισμό ενός π δεσμού.

Lio

Page 21: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 21

Ηλεκτρονική πυκνότητα στους σ – και π – δεσμούς

σ - δεσμός

ηλεκτρονική πυκνότητα συμμετρικά κατανεμημένη κατά

μήκος του άξονα του δεσμού

ηλεκτρονική πυκνότητα συγκεντρωμένη εκατέρωθεν του

άξονα του δεσμού

π - δεσμός

Lio

Page 22: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 22

Η δημιουργία του διπλού δεσμού στο μόριο του Ο2

Δημιουργούνται :1 σ- δεσμός με μετωπική επικάλυψη 2pz – 2pz ατομικών τροχιακών1 π- δεσμός με πλευρική επικάλυψη 2px – 2px ατομικών τροχιακών

Lio

Ο Οσ - δεσμός

π - δεσμός

p – τροχιακά

Page 23: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 23

Η δημιουργία του τριπλού δεσμού στο μόριο του Ν2

Δημιουργούνται :1 σ- δεσμός με μετωπική επικάλυψη 2pz – 2pz ατομικών τροχιακών

2 π- δεσμοί με πλευρική επικάλυψη 2px – 2px και 2pψ – 2pψ

Lio

Page 24: Ομοιοπολικός δεσμός – Κβαντομηχανική Θεώρηση  –  Θεωρία Δεσμού Σθένους –  σ  και  π  δεσμοί

Ιαν 2010 24

Τ έ λ ο ς

Lio

Λιόντος Ιωάννης - Χημικός