V. CHEMICKÁ VAZBA a V. CHEMICKÁ VAZBA a mezimolekulární sílymezimolekulární síly

A) VZNIK CHEMICKÉ VAZBY:

Při vzniku vazby :

• se uvolní energie

• se změní uspořádání valenčních elektronů

• každý atom se snaží o nejstabilnější elektron. konfigura-

ci (oktet, duet)

1) CHEMICKÁ VAZBA

Pozn.: v této kapitole je výhodné použít zápis atomů s va-

lenčními elektrony:

Na Na 1 [Ne] 3s1

Mg MgMg 2 či [Ne] 3s2

C C C 4 či [Ne] 3s2 3px1 3py

1

N N N 5 či [Ne] 3s2 3px1 3py

1 3pz1

O O O 6 či [Ne] 3s2 3px2 3py

1 3pz1

Cl Cl Cl 7 či [Ne] 3s2 3px2 3py

2 3pz1

prvek počet val.el. symbol elektron. konfigurace

a) IONTOVÁ VAZBA – vzniká obvykle mezi kovy a nekovy.

B) TYPY CHEMICKÝCH VAZEB

Př.: NaCl

Na + →

Cl Na +

Cl

Co se stalo ?

• atomy si předaly elektron

• na obou atomech vznikl oktet

• vznikl kation a anion, ty jsou spolu drženy elektrosta- tickou silou

• výsledná sloučenina je iontová

Víme: Na snadno dává elektron, Cl snadno přijímá elektron.

1 valenční elektron

7 valenčních elektronů

ALE: Nekovy netvoří iontové sloučeniny, „nechtějí dávat“ elektrony, a přesto jsou miliony sloučenin mezi C, H, O, N, Cl ... (organické sloučeniny).

V těchto případech vzniká:Jak to??

b) KOVALENTNÍ VAZBA

Její vznik:

• atomy se přiblíží

• vnější orbitaly se překryjí

• z valenčních elektronů vzniká 1 či více sdílených (vazeb-

ných) elektronových párů

Vazebný pár patří oběma atomům a tvoří kovalentní vazbu.

Vznikne-li mezi 2 atomy:

• 1 sdílený pár, hovoříme o vazbě jednoduché

• 2 (3) sdílené páry, jde o vazbu dvojnou (trojnou),

Dvojné a trojné vazbě říkáme vazba násobná.

Př.: H2 + + + ++→

H H + → H H

V H2 je 1 vazebný el. pár, je tam vazba jednoduchá. Na

obou atomech vznikl duet.

+Pozn.: Atom H má 1 proton a 1 elektron. Proto: H+ = kation vodíku = proton

Př.: Cl2 Cl Cl+ → Cl Cl

V Cl2 je vazba jednoduchá. Na obou atomech vznikl oktet.

Na každém atomu chloru v molekule Cl2 jsou též 3 volné elektronové páry (neúčastní se vazby).

Př.: N2 + →N N N N

V N2 je vazba trojná. Na obou atomech vznikl oktet.

Dále rozlišujeme:

• vazbu : vazebný pár je na spojnici jader; vzniká např. překrytím orbitalů s + s či px + px; je např. v Cl2, H2

• vazbu : vazebný pár je mimo spojnice jader; vzniká např. překrytím py + py či pz + pz;

v N2 je tedy 1 vazba a 2 vazby

=

=

=

vazba :

vazba : py + py (na obr. červeně), nebo

pz + pz (na obr. zeleně)

s + s :

px + px :

Tvoří-li vazbu 2 RŮZNÉ ATOMY :

• jeden z nich má větší sílu poutat vazebný pár (má větší elektronegativitu),

• na něm je pak částečný záporný náboj, na 2. atomu částečný kladný náboj a vznikne:

c) POLÁRNĚ KOVALENTNÍ VAZBA (zkráceně polární vazba) :

Ta je u většiny sloučenin.

Elektronegativita atomů : Je v PSP. Přibližně platí, když je:

> 1.7, vazba je iontová

< 0.4, vazba je kovalentní

1.7 > > 0.4, vazba je polární

kde rozdíl elektronegativit

1.sk. 2.sk. 13.sk. . . . . . . 17.sk.

= min

= max

P S P

Př.: HCl H + →

Cl H Cl +

Na H vznikl duet, na Cl oktet.

= (Cl) - (H) = 2,8 – 2,2 = 0,6 > 0,4; vazba je polární;

Cl má větší sílu poutat vazebný pár, na Cl vznikl částeč-ný záporný náboj, na H částečný kladný náboj.

Vznikla POLÁRNÍ MOLEKULA – DIPÓL.

d) VAZBA KOORDINAČNĚ KOVALENTNÍ

Vazba mezi atomem s prázdným orbitalem a atomem s volným elektronovým párem.

Do vazebného páru přispěje 1 atom 2 elektrony, 2. atom žádným; přesto jsou všechny vazby rovnocenné.

Př.: NH4+

N

H

NH3 + H+ → NH4+

+ H+ →NH

H

H

H+

NH

H

H

H +volný el. pár prázdný orbital

Př.: H3O + H2O + H+ → H3O+

OH

H

H+

OH H + →

volný el. pár prázdný orbital O

H

H3O+ říkáme oxoniový kation.

VÝJIMKY Z OKTETOVÉHO PRAVIDLA:

a) RADIKÁLY (jen pro FBI) = uskupení atomů s lichým poč-

tem valenčních elektronů. Jsou vysoce reaktivní.

Způsobují řetězové reakce (hoření, exploze).

Př.: hoření H2 , probíhá v krocích:

H2 → H H+ vznik 2 radikálů (atom H má 1 el., je to tedy radikál)

H HO+ O2 → + O atom O má 2 „liché“ el., je radikál

+ H2 → O HO + H

+ → 2 H2O

Výsledná reakce (součet kroků) : 2 H2 + O2 → 2 H2O

opět z 1 radikálu vznikají 2 radikály

2 HO 2 H radikály reagují spolu a tak zanikají

b) Na středovém atomu je VÍCE elektronů než OKTET:

Př.: PCl5, příp. SF6 ...

Dál: PRO VŠECHNY:

P

ClCl

Cl

ClCl

c) Na středovém atomu je MÉNĚ elektronů než OKTET:

Př.: BF3

B

FF

F

Podobně probíhá i hoření uhlovodíků.

Radikály způsobují i např. žluknutí tuků, degradaci plastů na slunci, stárnutí.

• délka vazby

• polarita vazby

• energie vazby = energie, kterou je nutno dodat k rozbití

vazby; čím je menší, tím je sloučenina reaktivnější

C) CHARAKTERISTIKY CHEMICKÝCH VAZEB

2) MEZIMOLEKULÁRNÍ SÍLYJsou menší než síly mezi atomy v chemické vazbě.

Patří k nim:

a) Síly mezi okamžitými dipóly - jsou mezi všemi molekulami.

Vznik těchto dipólů: elektronový obal molekuly víří, proto

těžiště + a – nábojů nejsou stejná a stále se přestavují.

b) Síly mezi trvalými dipóly, tj. mezi polárními molekulami; př. mezi molekulami HCl (viz snímek 9 a 10 této kapitoly)

c) Vodíková vazba:

Vznik: když atom H leží mezi atomy N, O či F (atomy s velkou elektronegativitou a s volným elektronovým párem).

Je z mezimolekulárních sil největší a výrazně ovlivňuje vlastnosti dané látky. Např.: je v H2O, NH3, HF

H2O

HH

O

HH

O

HH

O

HH

O

HH

O

HH

OHH

O

HH

O

HH

O

HH

O

HH

O

HH

OHH

O

HH

O

HH

O

HH

O

je vodíková vazba