גיאומטריה של מולקולות

2

אלקטרוני הערכיות : האלקטרונים בקליפההחיצונית.

Bond pairs (BP).אלקטרוני הקשר -

Lone pairs (LP).אלקטרונים לא קושרים -

3

השלבים בכתיבת המבנים של לואיס חשבו את מספר אלקטרוני הערכיות במולקולה ע"י

סיכום אלקטרוני הערכיות של כל האטומים. במקרה של יון, יש לקחת בחשבון את מטענו.

רשמו את שלד המולקולה, תוך חיבור האטומים זה לזהבקווים. היעזרו בכללים הבאים:

תמיד יוצר קשר אחד (נמצא בצד).H אטום המימן ––

בד"כ האטום הפחות אלקטרושלילי, תופס את –המיקום המרכזי. (יכול ליצור הכי הרבה קשרים).

4היסודות של השורה השנייה יכולים ליצור עד –קשרים.

4

,כאשר תרכובת כוללת יותר מאטום חמצן אחדאין בד"כ קשר בין שני אטומי חמצן.

בתרכובות הכוללות חמצן ומימן, המימנים קשוריםבד"כ לאטומי החמצן.

כאשר אל מתכת יוצרת קשר, בד"כ מספרהקשרים ניתן לחישוב ע"י החסרת מספר הקבוצה

.8מהמספר

5

,החסירו את מספר האלקטרונים שהשתתפו בקשרמהמספר הכללי של אלקטרוני הערכיות וחלקו את 8האלקטרונים בין האטומים, כך שעל כל אטום יהיו

אלקטרונים.

מחסור באלקטרונים להשלמת האוקטט לכלהאטומים, מצביע על קיום קשר כפול או משולש.

קשר אלקטרונים חסרים מאוקטט מצביעים על 2–.כפול

אלקטרונים חסרים מאוקטט מצביעים על 4–.שני קשרים כפולים או על קשר משולש,

6

מולקולות יציבות בטבע שמפרות את כלל האוקטט

-8 לאטום המרכזי יש פחות מ-תת אוקטט )BeH2 , BH3(אלקטרונים ברמה החיצונית.

-(אוקטט מורחב).על אוקטט

מספר רב של חומרים בהם לאטום המרכזי יש )PCl5, BrF3 אלקטרונים. (8יותר מ-

7

SO2 מולקולת

שני קשריO-S ,במולקולה הם בעלי אותו אורך קשר ואותה אנרגית קשר.

רזוננס הכלאתהמבנה הנכון הוא מבנה של:

:O=S-O:: : :

: :O-S=O::::

:- כאשר יותר מצורה אחת של מבנה לואיס רזוננס

יכולה לתאר מצב אלקטרוני של מולקולה, ובתוכה .קשר כפול

8

חשוב להדגיש כי התיאור לא מציין מעבר של המולקולה מצורה אחת לשניה.

SO2 ויחידה של מולקולת אחתיש רק צורה

זהים ובה שני הקשרים בין החמצן לגופרית לחלוטין.

קיימת הצגה בודדת המתארת את מבנה הכלאיים

Resonance hybrid

9

אלקטרונים לא אלקטרוני הקשר נקראים . מאותרים

את הקשר מסמנים בקו מרוסק.

S

:O: :O: :

½ 1 אינו קשר יחיד או כפול, אלא קשר של S ל- Oהקשר בין .

:O=S-O: :O-S=O:: : : :

::: :

10

Benzene, C6H6 resonance hybrid :

=

=C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

11

מטען פורמאלי

12

13

Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory

VSEPR Theory

15

מודל דחיית זוגות אלקטרונים זוגות האלקטרונים של קליפת הערכיות באטום, מסודרים כך

שהדחייה בינהם תהיה מזערית.

עקרון הדחייה המזערית, חל הן על האלקטרונים באורביטלים) והן על האלקטרונים באורביטלים הלא קושרים BPהקושרים (

)LP.(

) זוג אלקטרונים לא קושרLP תופס במרחב יותר מקום מאשר ,() מאחר והענן האלקטרוני הנו תחת BPזוג אלקטרונים קושר (

השפעת גרעין אחד, בניגוד לזוגות קושרים אשר מושפעים ע"י שני גרעינים.

16

Linear

HF, O2

17

Balloon Analogy

18

Molecular Geometries

AX2: linear

AX3: triangular planar

AX4: tetrahedron

AX5: triangular bipyramid

AX6: octahedron

19

Two Regions of Electron Density

20

BeH2, CO2

Linear AX2

21

Three Regions of Electron Density

22

Trigonal planer AX3

Bent AX2E1NO2

−, SO2, O3

BF3, CO32−

23

Four Regions of Electron Density

24

Tetrahedral

CH4, PO43−

The Structure of Methane:

AX4

25

Trigonal pyramidal AX3E1

NH3, PCl3

The Structure of Ammonia:

26

Bent AX2E2

H2O, OF2

The Structure of Water:

27

Methane, Ammonia and Water

28

Five Regions of Electron Density

29

Trigonal bipyramidal AX5

PCl5

30

Distorted tetrahedral - Seesaw AX4E1

SF4

31

T-shaped AX3E2

ClF3, BrF3

32

Linear AX2E3

XeF2, I3−

33

Six Regions of Electron Density

34

octahedron AX6 דו-פירמידה מרובעת

SF6

35

Square pyramidal AX5E1

BrF5

36

Square planar AX4E2

XeF4

37

Table 11.1 Molecular Geometry as a Function of Electron Group

Geometry

38

http://www.chemistryconnections.com/VSEPR/VSEPRtable.pdf

http://intro.chem.okstate.edu/1314f00/lecture/chapter10/vsepr.html

39

40

קשר קוטבי

H-Cl הצגה גראפית של קשר קוטבי: :

::

+ של החץ מציין את היסוד הפחות אלקטרושלילי,קצה ה:

ראש החץ מציין את היסוד היותר אלקטרושלילי.

H-Cl:

::

+ d -d

:דרך אחרת

+ d .נרשם מעל היסוד הפחות אלקטרושלילי

d- נרשם מעל היסוד היותר אלקטרושלילי.

אטומים בעלי אלקטרושליליות 2קשר בין .שונה

41

מקוטביות קשר לקוטביות מולקולהכשהמולקולה מכילה רק קשר קוולנטי אחד, אם הוא קוטבי, גם

המולקולה עצמה תהיה קוטבית.

אנלוגיה: שני אנשים שונים מושכים בחבל.

כל אחד מושך במידה שונה. (האלקטרושליליות של יסודות שונים שונה) ולכן נוצר מצב לא מאוזן שבו יש מישהו שמושך חזק יותר,

(מצב של דו קוטב קבוע על המולקולה).

H Cl••

••

••

••

••

••

•• Cl Cl

••••

••

••

+ d -d

42

polar moleculesקוטביות של מולקולות

מהי מולקולה קוטבית?

מצב שבו על מולקולה ניתן לזהות אזורים קבועים, הטעונים במטען

חיובי ואזורים קבועים אחרים הטעונים במטען שלילי בגלל פיזור לא

שווה של האלקטרונים על המולקולה.

דו קוטב קבוע. היא מולקולה עם מולקולה קוטבית (פולארית)

דו קוטב רגעי.היא מולקולה עם מולקולה לא קוטבית (לא פולארית)

תכונות המולקולות הקוטביות

ר, בדרך כלל בין מולקולות מקוטבות יתקיימו כוחות משיכה ב] בצ]חשמליים חזקים יותר בין המולקולות, מאשר בין מולקולות לא

מקוטבות.

43

כיצד מתנהג חומר קוטבי בשדה חשמלי? חומר קוטבי ינוע בשדה חשמלי. לעומתו חומר לא קוטבי לא ינוע

בשדה חשמלי.) כאשר השדה החשמלי אינו מופעלa המולקולות של החומר (

מצויות במצב אי סדר. הקצוות הטעונים במטען חיובי או שלילי מופנים בכיוון אקראי, ללא סדר. כאשר מפעילים את השדה

החשמלי, המולקולות של החומר הקוטבי ינועו ממצב של אי סדר, כך שהן יסתדרו במקביל לכיוון השדה החשמלי: הקוטב השלילי

במולקולה יפנה לאזור החיובי של השדה החשמלי וקוטב החיובי של (מומנט ) (. bהמולקולה יפנה לאזור השלילי של השדה, כמו בציור

דיפול)

44

:תנאים 2קשר קוטבי:

אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה. 2 קשר בין

מולקולה לא סימטרית.בעלת מבנה מרחבי לא מושלם.

מבנה מרחבי מושלם (משוכלל): סביב האטום המרכזי קושרים.-eכל זוגות ה-

כל האטומים הקשורים לאטום המרכזי זהים.

מולקולה קוטבית-בעלת מומנט דיפול

45

?מה קורה כאשר המולקולה היא רב אטומית

אטומים, נצטרך להתייחס לא רק 2אם המולקולה תכיל יותר מ-, על מנת למבנה המרחבי של המולקולהלקוטביות הקשרים, אלא גם

לקבוע את הקוטביות שלה.

46

מולקולה לא קוטבית ומולקולה קוטבית

לא קוטבית במולקולה על השליליפיזור המטען

המולקולה הוא סימטרי.

פיזור קוטבית במולקולה על השליליהמטען

המולקולה אינו סימטרי לא קוטבית

47

Electrostatic potential map

48

H2Oמים –

הוקטורים אינם מבטלים

הוקטורים מבטלים אחד את השני

OHH

d+ d+

d-

49

האם המולקולה מכילה קשרים קוטביים?האם המולקולה מכילה קשרים קוטביים?

המולקולה לא קוטביתהמולקולה לא קוטבית

כןכן

האם המולקולה בעלת מבנה מרחבי מושלם (משוכלל)

האם המולקולה בעלת מבנה מרחבי מושלם (משוכלל)

המולקולה לא קוטביתהמולקולה לא קוטבית

האם למרות המבנה הלא משוכלל יש ביטול הדדי של

קוטביות הקשרים?

האם למרות המבנה הלא משוכלל יש ביטול הדדי של

קוטביות הקשרים?

המולקולה לא קוטביתהמולקולה לא קוטבית המולקולה קוטביתהמולקולה קוטבית

לאלא

כןכן לאלא

כןכן לאלא