Chemická vazba= soudržnost sloučených atomů v molekule

http://chemvazba.moxo.cz/index.html

Chemická vazbavazba = .................., účastní se jí jen

................ elektrony (tj. elektrony v ................, ................ vrstvě)

• disociační energie = energie potřebná k ...........................................

• vazebná energie = energie, která se uvolní při ........................

• v tabulkách• kJ/mol

rozštěpení chemické vazby

vzniku vazby

valence

valenčnívalenční

poslední

Tabulka disociačních energií jednoduchých vazeb [kJ/mol]

  H C N O S F Cl Br I

H 435 413 391 463 347 570 431 366 299

C   346 309 257 272 444 339 284 213

N     163     272 201    

O       166   184 217 201  

S         226 297 255 222  

F           153 255 255  

Cl             243 218 214

Br               193 180

I                 151

Disociační energie násobných vazeb [kJ/mol]

C-C 346   C-N 309 N-N 163

C=C 610   C=N 615 N=N 914

CC 837   CN 887NN

914

Disociační energie C-H vazby v závislosti

na struktuře uhlovodíkového zbytku [kJ/mol]

CH3-H 435 (CH3)2CH-H 397

C2H5-H 410 (CH3)3C-H 385

CH2=CH-H 452 C6H5-H 460

CH2=CH-CH2-H 368 C6H5-CH2-H 356

Vznik vazby

Vznik vazby

1. přibližování atomů – průnik obalů

2. přitažlivé síly jádra a míst s vyšší e- hustotou

4. odpudivé síly mezi jádry

3. vyrovnání přitažlivých a odpudivých sil ustálení atomů v určité vzdálenosti, odpovídající nejnižší energii

tato vzdálenost = délka vazby

Délka vazby• mezijaderná vzdálenost • vzdálenost mezi středy atomů

spojených vazbou• řádově pikometry ....................

Závisí na:• rozměrech jednotlivých atomů• řádu vazby (vazba vyššího řádu je kratší)• typu hybridizace překrývajících se atomových

orbitalů (větší podíl orbitalů s zkracuje délku vazby)

(10-12 m)

Druhy chemické vazby

• kovalentní

– nepolární

– polární

– iontová

• koordinační

• kovová

• slabé vazebné interakce

Kovalentní vazba

• „překryv“ orbitalů

• každý partner poskytuje 1 elektron

• atomy sdílí společně vazebný elektronový pár

Vazba σ (sigma)• maximální překryv orbitalů (maximální

elektronová hustota) leží na spojnici jader vazebných atomů

s-s s-pz

pz-pz

Vazba (pí)• elektronová hustota je největší mimo spojnici

jader (nad a pod ní)

• vzniká překryvem dvou orbitalů px anebo py

px- px py- py

Jednoduchá vazba jeden sdílený pár 1 σ

Dvojná vazba 1 σ + 1

Trojná vazba 1 σ + 2

Na 3D modelu molekuly ethylenu vidíme dvojnou vazbu tvořenou

1 vazbou σ a 1 vazbou (vyznačen překryv p-orbitalů)

Elektronegativita – X

= schopnost atomu přitahovat vazebné elektrony

uvedena v periodické soustavě prvků

Polarita kovalentní vazbyNepolární vazba – rozdíl elektronegativit

atomů je menší než 0,4

elektrony jsou rozloženy rovnoměrně

Polární vazba – rozdíl elektronegativit atomů je v rozmezí od 0,4 do 1,7

atom s větší elektronegativitou si přitáhne vazebné elektrony blíž k sobě

→ dochází ke vzniku částečných (parciálních) nábojů – elektrostatický dipól

Polární kovalentní vazba

Elektrostatický dipól

Vlastnosti látek s kovalentní vazbou

• výsledkem kovalence jsou pravé molekuly

• nevedou elektrický proud ani v roztaveném stavu

• mezimolekulární síly jsou slabé, tyto sloučeniny mají relativně nízké body tání a varu

• nízkomolekulární látky s kovalentní vazbou se dobře rozpouštějí v nepolárních organických rozpouštědlech.

• halogeny, kyslík, dusík, většina organických látek - cukry, tuky…

Vlastnosti látek s kovalentní vazbou

• zcela rozdílné vlastnosti mají sloučeniny polymerního charakteru s kovalentní vazbou, např. diamant, je modifikací uhlíku s kovalentními vazbami, ale má nejvyšší tvrdost ze všech materiálů a velmi vysoký bod tání, což je způsobeno síťováním - tedy vytvořením polymerní prostorové mřížky, celý krystal má potom charakter obrovské molekuly,

• podobně se chová i elementární bór, karbid bóru, karbid křemíku

• makromolekuly s vrstevnatou strukturou např. grafit sice nemají vysokou tvrdost, ale vyznačují se též vysokým bodem tání).

Iontová vazba

= extrémně polární

• rozdíl elektronegativit atomů je větší než 1,7

• elektronegativnější atom si přitáhne elektrony na svou stranu a zařadí je do své elektronové konfigurace

• vznikají ionty

Např. chlorid sodný Na+Cl-

Iontová vazba

Vlastnosti látek s iontovou vazbou

elektrostatické síly mezi ionty jsou velké

iontové krystalické látky jsou

• tvrdé, křehké,

• mají vysoké body tání

• špatně rozpustné v nepolárních (organických) rozpouštědlech, ale většinou se dobře rozpouští ve vodě a dalších polárních rozpouštědlech

• v roztoku nebo v tavenině se ionty mohou volně pohybovat → vedení el. proudu

Koordinačně kovalentní vazba• také koordinační, donor-akceptorní vazba

• vlastnosti stejné jako kovalentní

• jeden z reaktantů má volný celý elektronový pár a ten poskytne do vazby (donor, dárce)

• druhý reaktant nemá ve valenční sféře žádný elektron, tedy má volný orbital (akceptor, příjemce)

• amonné soli, koordinační sloučeniny

Vznik amonné soli NH4Cl

N

H

H

H + Cl-

H+

N+

H

H

H

H

Cl-

NH4ClClHNH3

nevazebný elektronový

pár

prázdný elektronový

orbital

vazebný elektronový

pár

Kovová vazba• kationty kovů (jádra a nevalenční

elektrony) tvoří pravidelnou krystalovou mřížku

• volné valenční elektrony tvoří tzv. elektronový mrak

• všechny volně pohyblivé elektrony patří všem atomům,

jsou delokalizovány

Vlastnosti látek s kovovou vazbou

• vysoká elektrická a tepelná vodivost

• kujnost a tažnost

díky možnosti

posunu vrstev mřížky

• vysoký lesk – volně pohyblivé elektrony nejsou fixovány na specifických energetických hladinách a jsou schopné pohlcovat a emitovat světlo všech vlnových délek.

Slabé vazebné interakce= mezimolekulové interakce

• van der Waalsovy síly– coulombické síly– indukční síly– disperzní síly– hydrofobní interakce

• vodíkové můstky

• mezimolekulové interakce jsou velmi slabé, řádově desetkrát menší než je průměrná energie kovalentní vazby

Druhy mezimolekulových interakcí1) Coulombické síly• uspořádání molekul s trvalým dipólem• elektrostatické přitahování opačně nabitých pólů molekul nebo

dipólů a iontů• proti orientaci dipólů působí tepelný pohyb molekul

Druhy mezimolekulových interakcí2) Indukční síly• polární molekula indukuje (vytvoří) dipól v nepolární

molekule• uspořádání, přitahování opačně nabitých pólů molekul• http://chemvazba.moxo.cz/Lekce/lekce9.html#Waals

Druhy mezimolekulových interakcí3) Disperzní síly

• pohyb elektronu → náboje → kmitání dipólu• uspořádání molekul díky sjednocení kmitání při přiblížení takovýchto molekul

4) Hydrofobní interakce• seskupování molekul nepolárních látek• zmenšení plochy kontaktu s polární látkou (voda)

Vodíková vazba (vodíkový můstek)• interakce mezi:

atomem vodíku vázaném na silně elektronegativním prvku (fluor, kyslík, dusík)

elektronegativním prvkem

• ovlivňuje výrazně řadu chemických a fyzikálních vlastností sloučenin (tt, tv aj.)

Vodíková vazbaIntermolekulární – mezi dvěma molekulami

Intramolekulární – vodík je vázán ke dvěma atomům téže molekuly (k jednomu vazbou kovalentní, k druhému vazbou vodíkovou)

o-nitrofenol