OPΓANIKH XHMEIA, TOMOΣ I – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

OPΓANIKH XHMEIA, TOMOΣ I – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

Ένας Σύντομος Περιοδικός Πίνακας των ΣτοιχείωνΈνας Σύντομος Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων

http://www.periodictable.com/http://www.periodictable.com/

http://www.webelements.com/http://www.webelements.com/


Ατομική ΔομήΑτομική Δομή

Χώρος γύρω από τον πυρήναΌπου περιστρέφονται τα ηλεκτρόνιαΧώρος γύρω από τον πυρήναΌπου περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια


Τα Σχήματα των Ατομικών Τροχιακών (Κυματικών Εξισώσεων) s, p, d και fΟρίζουν την Περιοχή όπου το Ηλεκτρόνιο Βρίσκεται κατά 90-95 % Τα Σχήματα των Ατομικών Τροχιακών (Κυματικών Εξισώσεων) s, p, d και fΟρίζουν την Περιοχή όπου το Ηλεκτρόνιο Βρίσκεται κατά 90-95 %

http://www.falstad.com/qmatom/http://www.falstad.com/qmatom/


Η Πρόταση ενος Τετραεδρικού Άνθρακα από τον van’t Hoff & Le Bel (1874)Η Πρόταση ενος Τετραεδρικού Άνθρακα από τον van’t Hoff & Le Bel (1874)


Εi (Ενέργεια Ιοντισμού): Η ενέργεια που δίνουμε ώστε να αποσπαστεί Ένα ηλεκτρόνιο σθένους (από την εξωτερική στοιβάδα)Π.χ., Nao -> Na+ Ei= 118, 5 kcal/mol (496 kJ/mol)

Εi (Ενέργεια Ιοντισμού): Η ενέργεια που δίνουμε ώστε να αποσπαστεί Ένα ηλεκτρόνιο σθένους (από την εξωτερική στοιβάδα)Π.χ., Nao -> Na+ Ei= 118, 5 kcal/mol (496 kJ/mol)


Eea (Ηλεκτρονική Συγγένεια): Η Ενέργεια που απελευθερώνεται ότανΈνα Ηλεκτρόνιο Προστίθεται στην Εξωτερική Στοιβάδα ενός ΣτοιχείουΠ.χ., Cl -> Cl- Eea = -349 kj/mol (-83,3 kcal/mol)

Eea (Ηλεκτρονική Συγγένεια): Η Ενέργεια που απελευθερώνεται ότανΈνα Ηλεκτρόνιο Προστίθεται στην Εξωτερική Στοιβάδα ενός ΣτοιχείουΠ.χ., Cl -> Cl- Eea = -349 kj/mol (-83,3 kcal/mol)


Ομοιοπολικός Δεσμός: Σχηματίζεται όταν δύο Άτομα ΣυνεισφέρουνΑπό ΄Ενα Ηλεκτρόνιο στο Δεσμό. Ένας Εύκολος Τρόπος Απεικόνισης: Δομές Lewis

Ομοιοπολικός Δεσμός: Σχηματίζεται όταν δύο Άτομα ΣυνεισφέρουνΑπό ΄Ενα Ηλεκτρόνιο στο Δεσμό. Ένας Εύκολος Τρόπος Απεικόνισης: Δομές Lewis

•Ζωγραφίζουμε το κάθε άτομο με γύρω του τελείες που αντιστοιχούν στα ηλεκτρόνια σθένους.•Συνδυάζουμε σε ζεύγη τα ηλεκτρόνια σθένους στο μόριο ώστε κάθε άτομο να έχει συμπληρωμένη την εξωτερική του στοιβάδα (2 e για άτομα 1ης Περιόδου, 8 ε για άτομα 2ης & 3ης Περιόδου

•Ζωγραφίζουμε το κάθε άτομο με γύρω του τελείες που αντιστοιχούν στα ηλεκτρόνια σθένους.•Συνδυάζουμε σε ζεύγη τα ηλεκτρόνια σθένους στο μόριο ώστε κάθε άτομο να έχει συμπληρωμένη την εξωτερική του στοιβάδα (2 e για άτομα 1ης Περιόδου, 8 ε για άτομα 2ης & 3ης Περιόδου


Ανάλογα με τα ηλεκτρόνια σθένους, χωρίζουμε τα άτομα ως εξής:•Άτομα με n=1, 2 ή 3 e σθένους σχηματίζουν 1, 2 ή 3 δεσμούς, αντίστοιχα•Άτομα με n=4 ή περισσότερα e σχηματίζουν 8-n δεσμούς

Ανάλογα με τα ηλεκτρόνια σθένους, χωρίζουμε τα άτομα ως εξής:•Άτομα με n=1, 2 ή 3 e σθένους σχηματίζουν 1, 2 ή 3 δεσμούς, αντίστοιχα•Άτομα με n=4 ή περισσότερα e σχηματίζουν 8-n δεσμούς

Ηλεκτρόνια Σθένους που δεν ΧρησιμοποιούνταιΓια το Σχηματισμό Δεσμών ονομάζονται:ΑΔΕΣΜΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ή ΜΟΝΗΡΗ ΖΕΥΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ

Ηλεκτρόνια Σθένους που δεν ΧρησιμοποιούνταιΓια το Σχηματισμό Δεσμών ονομάζονται:ΑΔΕΣΜΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ή ΜΟΝΗΡΗ ΖΕΥΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ


ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΟΜΟΙΠΟΛΙΚΩΝ ΔΕΣΜΩΝ:1. Θεωρία Δεσμού ΣθένουςΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΟΜΟΙΠΟΛΙΚΩΝ ΔΕΣΜΩΝ:1. Θεωρία Δεσμού Σθένους

•Ένας ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται όταν δύο άτομα πλησιάσουν ώστε τα «ημιπληρωμένα» Ατομικά Τροχιακά τους να αλληλεπικαλύπτονται•Το ζεύγος ηλεκτρονιών (με αντιπαράλληλο spin) έλκουν τους θετικούς πυρήνες και τους φέρνουν κοντά, σχηματίζοντας το δεσμό.•Όσο μεγαλύτερη αλλυλεπικάλυψη τόσο ισχυρότερος ο δεσμός•Τα άτομα διατηρούν τα ατομικά τροχιακά, αλλά το ζεύγος ηλεκτρονίων ανήκει και στα δύο άτομα

•Ένας ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται όταν δύο άτομα πλησιάσουν ώστε τα «ημιπληρωμένα» Ατομικά Τροχιακά τους να αλληλεπικαλύπτονται•Το ζεύγος ηλεκτρονιών (με αντιπαράλληλο spin) έλκουν τους θετικούς πυρήνες και τους φέρνουν κοντά, σχηματίζοντας το δεσμό.•Όσο μεγαλύτερη αλλυλεπικάλυψη τόσο ισχυρότερος ο δεσμός•Τα άτομα διατηρούν τα ατομικά τροχιακά, αλλά το ζεύγος ηλεκτρονίων ανήκει και στα δύο άτομα


Δεσμοί με κυλινδρική συμμετρία ονομάζονται «Δεσμοί σίγμα (σ)»Είναι γενικά οι πιο ισχυροίΔεσμοί με κυλινδρική συμμετρία ονομάζονται «Δεσμοί σίγμα (σ)»Είναι γενικά οι πιο ισχυροί

Θα δούμε σε λίγο ότι p ατομικά τροχιακάμπορούν να σχηματίσουν δεσμούς χωρίς Κυλινδρική Συμμετρία που ονομάζονται:

«Δεσμοί π»


Ο Σχηματισμός ενός Δεσμού Απελευθερώνει Ενέργεια (ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ) (Για να σπάσει ο Δεσμός Απαιτείται η Ίδια Ενέργεια)Η Ισχύς Δεσμού είναι χαρακτηριστική για κάθε Ζεύγαρι Ατόμων(Είναι 436 kJ/mol για το Η-Η)

Ο Σχηματισμός ενός Δεσμού Απελευθερώνει Ενέργεια (ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ) (Για να σπάσει ο Δεσμός Απαιτείται η Ίδια Ενέργεια)Η Ισχύς Δεσμού είναι χαρακτηριστική για κάθε Ζεύγαρι Ατόμων(Είναι 436 kJ/mol για το Η-Η)

Απελευθερώνεται όταν Σχηματίζεται ο δεσμός


Υπάρχει μια βέλτιστη απόσταση μεταξύ των πυρήνωνΧαρακτηριστική για κάθε ζεύγος πυρήνων, που ονομάζεται:ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ (Είναι 0,74 Å για το Η-Η)

Υπάρχει μια βέλτιστη απόσταση μεταξύ των πυρήνωνΧαρακτηριστική για κάθε ζεύγος πυρήνων, που ονομάζεται:ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ (Είναι 0,74 Å για το Η-Η)


ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΟΜΟΙΠΟΛΙΚΩΝ ΔΕΣΜΩΝ:2. Θεωρία Μοριακών Τροχιακών (Molecular Orbital – MO)ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΟΜΟΙΠΟΛΙΚΩΝ ΔΕΣΜΩΝ:2. Θεωρία Μοριακών Τροχιακών (Molecular Orbital – MO)

Δεσμικό ΜΟΔεσμικό ΜΟ

Ο μαθηματικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών (κυματοσυναρτήσεων) που οδηγεί στο σχηματισμό νέων ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ τα οποία ανήκουν σε «ολοκληρο» το μόριο:

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ:1.Τα μοριακά τροχιακά είναι για τα μόρια ότι τα ατομικά τροχιακά για τα άτομα. Έχουν μέγεθος, σχήμα, ενέργεια.2.Συνδυασμός N ατομικών τροχιακών παράγει Ν (τον ίδιο αριθμό) Μοριακών Τροχιακών3.ΜΟ χαμηλότερης ενέργειας από τα αρχικά ΑΟ έιναι ΔΕΣΜΙΚΑ. Υψηλότερης Ενέργειας είναι ΑΝΤΙΔΕΣΜΙΚΑ. Ίσης Ενέργειας είναι ΑΔΕΣΜΙΚΑ.

Ο μαθηματικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών (κυματοσυναρτήσεων) που οδηγεί στο σχηματισμό νέων ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ τα οποία ανήκουν σε «ολοκληρο» το μόριο:

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ:1.Τα μοριακά τροχιακά είναι για τα μόρια ότι τα ατομικά τροχιακά για τα άτομα. Έχουν μέγεθος, σχήμα, ενέργεια.2.Συνδυασμός N ατομικών τροχιακών παράγει Ν (τον ίδιο αριθμό) Μοριακών Τροχιακών3.ΜΟ χαμηλότερης ενέργειας από τα αρχικά ΑΟ έιναι ΔΕΣΜΙΚΑ. Υψηλότερης Ενέργειας είναι ΑΝΤΙΔΕΣΜΙΚΑ. Ίσης Ενέργειας είναι ΑΔΕΣΜΙΚΑ.


Εφαρμογή της Θεωρίας Συνδυασμού (Υβριδισμού) ατομικών τροχιακώνστην Περίπτωση του Τετραεδρικού Άνθρακα.Το πρόβλημα που έλυσε ο Linus Pauling (1931):

Εφαρμογή της Θεωρίας Συνδυασμού (Υβριδισμού) ατομικών τροχιακώνστην Περίπτωση του Τετραεδρικού Άνθρακα.Το πρόβλημα που έλυσε ο Linus Pauling (1931):


Υβριδισμός ενός 2s & τριών 2p τροχιακών(μαθηματικός συνδυασμός)δίνει 4, ισοδύναμα ενεργειακά,sp3 υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία κατευθύνονται στις ακμές ενός κανονικού τετραέδρου.

Υβριδισμός ενός 2s & τριών 2p τροχιακών(μαθηματικός συνδυασμός)δίνει 4, ισοδύναμα ενεργειακά,sp3 υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία κατευθύνονται στις ακμές ενός κανονικού τετραέδρου.

Η ασυμμετρία των υβριδικών τροχιακών οφείλεται στα + και – πρόσημα που έχουν οι λοβοί των κυματοσυναρτήσεων (τροχιακών) p

Η ασυμμετρία των υβριδικών τροχιακών οφείλεται στα + και – πρόσημα που έχουν οι λοβοί των κυματοσυναρτήσεων (τροχιακών) p


Μήκος Δεσμού1,10 Å

ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ438 kj/mol(105 kcal/mol)

Μήκος Δεσμού1,10 Å



Δομή LewisΔομή LewisΔομή KekuléΔομή Kekulé

Συμπυκωμένη ΔομήΣυμπυκωμένη Δομή

Εφαρμογή του υβριδισμού sp3 στο Αιθάνιο - C2H6Εφαρμογή του υβριδισμού sp3 στο Αιθάνιο - C2H6


Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού στο επίπεδο αιθένιο - C2H4Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού στο επίπεδο αιθένιο - C2H4

Τα τετραεδρικής συμμετρίας sp3 τροχιακά δεν μπορούν εξηγήσουν τη δομή του αιθυλενίου Τα τετραεδρικής συμμετρίας sp3 τροχιακά δεν μπορούν εξηγήσουν τη δομή του αιθυλενίου


Ένα τροχιακό sp2Ένα τροχιακό sp2

Υβριδισμός ενός 2s & δύο 2p τροχιακών(μαθηματικός συνδυασμός)Δίνει 3, ισοδύναμα ενεργειακά,sp2 υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία Βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και κατευθύνονται στις ακμές ενός Ισοσκελούς τριγώνου.

Συγχρόνως παραμένει ένα τροχιακό pκάθετο στο επίπεδο των sp2 τροχιακών.

Υβριδισμός ενός 2s & δύο 2p τροχιακών(μαθηματικός συνδυασμός)Δίνει 3, ισοδύναμα ενεργειακά,sp2 υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία Βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και κατευθύνονται στις ακμές ενός Ισοσκελούς τριγώνου.

Συγχρόνως παραμένει ένα τροχιακό pκάθετο στο επίπεδο των sp2 τροχιακών.


ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ C=C611 kj/mol(146 kcal/mol)

Αν αφαιρέσουμε 420 kj/mol για τον απλο σ δεσμό,

Ο π δεσμός έχει ισχύ:191 kJ/mol

ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ C=C611 kj/mol(146 kcal/mol)

Αν αφαιρέσουμε 420 kj/mol για τον απλο σ δεσμό,

Ο π δεσμός έχει ισχύ:191 kJ/mol


Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού στο γραμμικό αιθύνιο - C2H2Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού στο γραμμικό αιθύνιο - C2H2

Τα τετραεδρικά sp3 ή τα επίπεδα τριγωνικά sp2 τροχιακά δεν μπορούν εξηγήσουν τη δομή του ακετυλενίου Τα τετραεδρικά sp3 ή τα επίπεδα τριγωνικά sp2 τροχιακά δεν μπορούν εξηγήσουν τη δομή του ακετυλενίου


Δύο τροχιακά spΔύο τροχιακά sp

Υβριδισμός ενός 2s & ενός 2p τροχιακού(μαθηματικός συνδυασμός)Δίνει 2, ισοδύναμα ενεργειακά,sp υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία Βρίσκονται στην ίδιο ευθεία και κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Συγχρόνως παραμένουν δύο τροχιακά pΚάθετα μεταξύ τους αλλά και κάθεταστήν ευθεία των δύο sp τροχιακών.

Υβριδισμός ενός 2s & ενός 2p τροχιακού(μαθηματικός συνδυασμός)Δίνει 2, ισοδύναμα ενεργειακά,sp υβριδικά ατομικά τροχιακά τα οποία Βρίσκονται στην ίδιο ευθεία και κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Συγχρόνως παραμένουν δύο τροχιακά pΚάθετα μεταξύ τους αλλά και κάθεταστήν ευθεία των δύο sp τροχιακών.


ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ835 kj/mol (200 kcal/mol)(224 kj/mol για τον 2ο π δεσμό)

ΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ835 kj/mol (200 kcal/mol)(224 kj/mol για τον 2ο π δεσμό)


Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του ΑζώτουΕπέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του Αζώτου

ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ Ν-Η = 1,008 ÅΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ = 449 kJ/mol (107 kcal/mol)ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ Ν-Η = 1,008 ÅΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ = 449 kJ/mol (107 kcal/mol)


Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του ΟξυγόνουΕπέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του Οξυγόνου

ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ Ο-Η = 0,958 ÅΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ = 498 kJ/mol (119 kcal/mol)ΜΗΚΟΣ ΔΕΣΜΟΥ Ο-Η = 0,958 ÅΙΣΧΥΣ ΔΕΣΜΟΥ = 498 kJ/mol (119 kcal/mol)


Επέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του Τριφθοριούχου ΒορίουΕπέκταση της Έννοιας του υβριδισμού σε ετεροάτομα.Η περίπτωση του Τριφθοριούχου Βορίου

OPΓANIKH XHMEIA, TOMOΣ I – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

Documents

Transcript of OPΓANIKH XHMEIA, TOMOΣ I – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ