HIBRIDIZACIJA ORBITALA I GEOMETRIJA MOLEKULA

C H veze iste duine iste energije Ugao veze 109o 28Kako objasniti?6C 1s2 2s2 2p2hibridizacijaAOKvantno-mehanika teorija

Sta se oekuje na osnovu elektronske konfiguracije C-atoma?

C (1s2 2s22px12py1) trebalo bi oekivati da gradi dve kovalentne veze. To se ne deava.Atom C najpre dovoenjem energije prelazi u pobueno stanje (jedan elektron se rasparuje i iz 2s2 prelazi u 2pz orbitalu. PROBLEM ! Kako nastaju etiri energetski ekvivalentne orbitale?

Hibridizacija - matematiko kombinovanje atomskih orbitala istih ili slinih energijaHibridizacija atomskih orbitala ne postoji u izolovanom atomu to je samo kvantno-mehaniki modelNastale hibridne orbitale (degenerisane orbitale) Broj degenerisanih orbitala jednak je broju atomskih orbitalaRazlikuju se od atomskih orbitala ijom kombinacijom nastaju

Eeosnovno stanjeekscitacijaEhpobudjeno stanjehibridne orbitalesp3 - hibridizacija6C 1s2 2s2 2p2

Hibridizacijom (meanjem) atomskih orbitala dobijaju se etiri energeski ekvivalentne orbitale. U ovom sluaju(CH4) kombinuju se jedna s i tri p orbitale i nastaju etiri sp3 orbitale tetraedarska hibridizacija (svaka od etiri sp3 orbitale sadri po jedan elektron i usmerena je prema roglju tetraedra)

4 sp3 hibridne orbitale

geometrija - tertaedar4 veze nastaju preklapanjem s-sp34 (s-sp3)

NH3 - tertaedar(HNH) = 107o

NH3 - tertaedarosnovno stanjeEhhibridne orbitale(HNH) = 107o

geometrija - tertaedar

(HOH) = 105o

H2O - tertaedarEhosnovno stanjehibridne orbitale

Primeri sp3 hibridizacije : NH3 i H2O

Primer: sp3 hibridizacija, etan C2H6 (postoje dva C atoma 2 centralna atoma). Ukupno 7 veza: 2 sp3 orbitale C atoma ine jednu C-C vezu i, C-H 6 veza

sp2 - hibridizacijaBF35B 1s2 2s2 2p1Eeosnovno stanjeekscitacijaEhpobudjeno stanjehibridne orbitale

sp hibridizacijaBeCl2BeCl2

VIESTRUKA VEZA - primarna vezap - sekundarna vezaDa bi nastala p veza atomi moraju imati nehibridizovane p - orbitaleViestruke veze (dvostruke i trostruke) grade samo atomi koji kod kojih je nakon hibridizacije ( sp2 ili sp) ostalo nehibridizovanih p - orbitala

DVOGUBA (DVOSTRUKA) VEZAEeosnovno stanjeekscitacijaEhpobudjeno stanjehibridne orbitaleC2H4 eten (etilen)

1 (sp2 sp2)4 (sp2 s)1 p (pz pz)

TROGUBA (TROSTRUKA) VEZAC2H2 etin (acetilen)Eeosnovno stanjeekscitacijaEhpobudjeno stanjehibridne orbitale

1 (sp sp)2 (sp s)1 p (pz pz)1 p (py py)

C = C134 pmC C121 pmC C154 pmDuina veze Jaina veze - energija koju je potrebno dovesti da bi se veza raskinulaC C346 kJ/molC = C602 kJ/molC C835 kJ/mol

Molekuli imaju odredjenu strukturu i geometrijski oblik zbog usmerenosti kovalentne veze

REZONANCIJAPredstavlja strukture a ne razliite vrste molekula

Predstavlja jedan te isti molekul ija se struktura prikazuje na vie naina

Rezonancija (mezomerija) nije pojava to je metoda

Teorija valentne veze elektronski par -veze ili -veze lokalizovan je izmeu dva odreena atoma i predstavlja lokalizovanu molekulsku orbitalu

Teorija molekulskih orbitala molekulske orbitale pruaju se preko celog molekule i mogu se smatrati delokalizovanim, jer povezuju vie atoma

Strukture mnogih molekula i jona mogue je prikazati (opisati) pomou lokalizovanih orbitala

Strukture nekih molekula i jona mogu se objasniti samo ako predpostavimo da se elektroni nalaze u delokalizovanim MO

Teorija valentne veze takve strukture tumai REZONANCIJOM ili MEZOMERIJOM

Leverova pravila:Kako su rasporedjeni valentni elektroni u kovalentnim molekulimaPotuje se oktetno pravilonv = h + 4a - (ne/2)broj vezujuih elektronskih parovabroj slobodnih elektronskih parovans = ne - h - 4ah broj vodonikovih atomaa broj atoma teih od vodonikane ukupan broj valentnih elektrona

Elektronska strukturna formula CO2 prema pravilu okteta moe se pisati na 3 nainanv = 0 + 4x3 - (16/2) = 4ns = 16 - 0 - 4x3 = 4115 ppmizmereno rastojanje122 ppm110 ppm

Stvarna struktura CO2 rezonantni hibrid kanonskih strukturaRezonantni hibrid stabilizovan je energijom rezonancijeEnergija rezonantne strukture nia je od energije bilo koje pojedinane strukture rezonantnog hibrida

Benzen (C6H6)

Delokalizacija p - elektronaC atomi su sp2 hibridizovani

Ozon

1,3-butadien,H2C=CH-CH=CH2

Teorija molekulskih orbitala lako tumai postojanje delokalizovanih elektrona u molekulama, jer prema toj teoriji elektroni pripadaju celom molekulu

Oblici molekulaPrema teoriji odbijanja slobodnih elektrona (VSEPR valence-shell electron-pair repulsion theory) geometrija svakog molekula zavisi od rasporeda elektronskih parova u spoljanjem sloju. Elektronski parovi koji se nalaze u valentnim orbitalama i slobodni elektronski parovi uvek tee da se ureeju tako da obrazuju strukturu molekula sa najmanjom odbojnom silom (najmanji sadraj energije).

Primeri: Molekul BeCl2- linerani molekul Najmanje odbijanje dva para zajednikih (valentnih )elektrona je onda ako se po jedan par elektrona nalazi sa suprotnih strana Be atoma (ugao od 180)

Molekul BF3 - trigonalno planaran (trougaoni). Ovakav raspored daje mogunost da se tri zajednika elektronska para najbolje ureuju sa najmanjim odbijanjem .

Molekul SnCl2- ima jedan slobodan elektronski par . Molekul nije linearan ,ve savijen. Odbijanje koje potie od slobodnog elektronskog para smanjuje ugao (nije 180)

Molekuli : CH4, NH3, H2O TetraedarZajedniko im je da imaju po etiri elektronska para u valentnom sloju centralnog atoma koji su upravljeni prema temenima tetraedra.Razlika je u poloaju atoma u molekulu.

NH3 - nepravilna trostrana piramida (zbog slobodnog eletronskog para) Obratiti panju na veliinu ugla.

Molekul H2O- nepravilna trostrana piramida(savijen oblik) (dva slobodna elektronska para se odbijaju a deluju i na elektrone u vezivnim orbitalama, to uslovljava smanjenje vrednosti ugla).

Molekul PCl5 - trigonalna bipiramida (oko centralnog atoma se nalazi 5 elektronskih parova)

Molekul SF4- trigonalna bipiramida

Molekul SF6- oktaedar