Za to se organska hemija prou ava posebno? Broj do sada poznatih neorganskih jedinjenja je oko 500.000 Broj do sada poznatih organskih jedinjenja je oko 12.000.000 (po nekim izvorima i 30.000.000), sa tendencijom rasta Osnovna razlika u odnosu na jedinjenja mineralnog porekla: 1. Obavezno sadr e C i H i 2. Imaju daleko manji interval temperaturne stabilnosti

Osnovne karakteristike ugljenikovog atoma Organska hemija - hemija ugljenikovih jedinjenja Za to ba element ugljenik? Polo aj ugljenika u Periodnom sistemu elemenata rasvetljava razloge njegovog posebnog zna aja

Periode 1 2 3

Grupe I II III IV H Li Be B C Na Mg Al Si V N P VI VII 0 He O F Ne S Cl Ar

Osnovno i pobu eno stanje C-atoma Osnovno stanje C-atoma ima konfiguraciju: 1s22s22p2 Reklo bi se da je C-atom uglavnom dvovalentan u svojim jedinjenjima, ali...

H109,50

110 pm

C H H Eksperimentalna merenja su pokazala da su sve veze u metanu identi ne i da su pod uglom od 109,5o H

HibridizacijaE 2p 2p 2sp3 2s 2s

a)

b)

c)

osnovno stanje pobu eno stanje sp3 hibridizovano stanje

sp3-hibridizacija

sp2-hibridizacija

sp-hibridizacija

Hemijska veza Smatra se da hemijska veza izme u dva ili vi e atoma postoji onda kada su privla ne sile koje dejstvuju izme u ovih atoma toliko jake da se posmatrana grupa pona a kao nezavisni atomski agregat (ima druga ija svojstva od pojedina nih atoma) MOLEKUL.

Hemijske veze Za to se formiraju hemijske veze? Teorije koje opisuju gra enje i osobine hemijskih veza: Teorija valentnih veza (Valence Bond Theory, VB) Hemijske veze se formiraju kombinovanjem valentnih elektrona

Teorija molekulskih orbitala (Molecular Orbital Theory, MO) Hemijske veze nastaju formiranjem molekulskih orbitala kombinovanjem odgovaraju ih atomskih orbitala

Tipovi hemijskih vezaJonska vezaNa + Cl Na+

+ Cl

-

Kovalentna vezaH + H H HH O N O O HO H H +

Koordinativna veza

azotna kiselina

oksonijum jon

koordinativna kovalentna veza

Jonska veza Elektrostati ka ili Coulomb-ova sila izme u suprotno naelektrisanih jona je ono to se naziva jonska veza.

Za elemente koji se nalaze oko sredine periodnog sistema elemenata, kao to je ugljenik, koji ima 4 valenciona elektrona, gra enje jonskih veza nije povoljan proces, jer bi tada, ti elementi morali primiti ili otpustiti ve i broj elektrona, uz utro ak znatne koli ine energije:4+ . . . 4-

C :C: He Ne U takvim slu ajevima, dolazi do kovalentnog gra enja veza, kada elementi dele elektrone.

C

Pri uspostavljanju hemijskih veza izme u atoma,kada se oni na u na dovoljno bliskom rastojanju, dve atomske orbitale se preklapaju tako da su oba elektrona sada pod uticajem privla ne sile oba jezgra. Na izvesnom ravnote nom rastojanju postaje nemogu e pripisati pojedini elektron odre enom jezgru. Dva jezgra su tada potpuno okru ena elektronskim oblakom dva elektrona. Gustina elektronskog oblaka je pove ana u prostoru izme u dva jezgra, to usled elektrostati kog privla enja, povezuje atome u molekulu.

Orbitale su antivezivne ako su elektroni na njima istisnuti iz prostora izme u dva jezgra, a takvi uslovi omogu uju nezasenjeno odbijanje jezgara. Energija vezivne orbitale je ni a od energija atomskih orbitala iz kojih postaje, dok je energija antivezivnih orbitala ve a od energija atomskih orbitala iz kojih je sastavljena.

Bilo da je orbitala vezivna ili antivezivna, u njoj se mogu na i maksimalno 2 elektrona suprotnih spinova (Paulijev princip isklju enja). Ovakav raspored elektrona (suprotni spinovi) u vezivnoj orbitali, omogu ava manji sadr aj energije, tj. ovaj raspored je stabilniji od rasporeda u izolovanim atomima. Rezultat stvaranja veze je, dakle, osloba anje energije (energija disocijacije - za stvaranje, odn. kidanje veze). Veza je to ja a to je ve e preklapanje atomskih orbitala.

Osnovne karakteristike Wveze Rotaciono simetri na oko internuklearne ose

Ja a od Tveze (ve a energija disocijacije te e se raskida) Du a od dvogube veze (~154 pm)

Osnovne karakteristike T veze Nije rotaciono simetri na oko internuklearne ose

Slabija od Wveze (manja energija disocijacije lak e se raskida) Dvoguba veza je kra a od Wveze (~134 pm u odnosu na ~154 pm)

Za to vam je potrebno znanje iz organske hemije? Op ta kultura Osnova za uspe no savladavanje gradiva iz predmeta koji predstavljaju nadgradnju u oblasti organske hemije: organske stereohemije hemije prirodnih proizvoda biohemije mehanizama organskih reakcija osnova organskih sinteza

Da polo ite ispit

Elektronegativnost Elektronegativnost mera sposobnosti atoma da privu e svoje najudaljenije elektrone (valencione elektrone). Kako ovi elektroni datih atoma u estvuju u gra enju veza, to je, na bazi elektronegativnosti, mogu e predvideti i objasniti hemijsku reaktivnost.

Elektronegativnost zavisi od broja protona u jezgru i broja elektrona u elektronskim slojevima. Ve i broj protona uslovljava ve e pozitivno naelektrisanje i bolje privla enje valencionih elektrona. To zna i da se u datoj periodi elektronegativnost pove ava sleva udesno, odn. s pove anjem atomskog broja (privla enje izme u suprotno naelektrisanih estica se pove ava sa smanjenjem rastojanja izme u estica). Elektronegativnost se smanjuje od po etka prema kraju date grupe periodnog sistema, jer su valencioni elektroni sve vi e za ti eni od privla nog dejstva jezgara, sve ve im brojem elektrona u ljuskama. Ugljenik ima srednju vrednost za elektronegativnost (2.5).

Jonske veze se grade kada je razlika u elektronegativnosti izme u dva atoma velika, ve a od 1.9. Kako je elektronegativnost ugljenika 2.5, to ugljenik skoro nikada ne gradi jonsku vezu. Umesto toga, ugljenik gradi uvek 4 kovalentne veze sa susednim C-atomima ili atomima drugih elemenata.

Polarnost kovalentne veze Nepolarna kovalentna veza kod svih homonuklearnih molekulaA A

Polarna kovalentna veza kod svih heteronuklearnih molekula sa razli itom elektronegativno uA H B H

Kako odrediti polarizovanost kovalentne veze? Na osnovu polo aja elemenata u Periodnom sistemu+ +

CCl HO CO

CBr CN SO

Na osnovu tablice elektronegativnosti

Polarizovanost C-H veze Zbog male razlike u elektronegativnosti ova veza se mo e smatrati nepolarnom C-H veze obi no nisu kisele, osim ukoliko: se ne upotrebi vrlo jaka baza za uklanjanje protona, molekul ne poseduje specijalna strukturna svojstva, koja stabilizuju negativni jon ugljenika (karbanjon)C H C - + H+

Induktivni efekat Stati ki induktivni efekat je pojava koja se odnosi na pona anje elektrona u -vezama i podrazumeva pomeranje elektrona u -vezama du uglenikovog niza, usled dejstva nekog elektronegativnog atoma vezanog u istom nizu Relativni induktivni efekti se odre uju u odnosu na vodonikov atom, pri emu se za standard uzima veza C-H.

Rezonancioni efekat Izovalentna rezonancija uvek je vezana za nezasi ene molekule i ozna ava pojavu da se delokalizacija elektrona mo e opisati nizom rezonantnih struktura od kojih svaka ima isti broj vezova Rezonancija nije nikakva stvarna pojava, ve je to samo metoda pomo u koje se jedno odre eno molekulsko stanje obja njava pomo u dve ili vi e rezonantnih struktura (koristi se kada se molekul nekog jedinjenja mo e prikazati sa dve ili vi e struktura koje se razlikuju samo po raspodeli elektrona raspored jezgara ostaje isti; molekul je hibrid svih tih struktura i ne mo e biti dovoljno ta no prikazan bilo kojom od njih)

Rezonancioni efekat Rezonantni hibrid je stabilniji od bilo koje prikazane strukture (to pove anje stabilnosti je ustvari, energija rezonancije). Do rezonancije mo e do i samo tamo gde strukture sadr e isti broj nesparenih elektrona. Rezonanciona energija je, ustvari, sposobnost elektrona da obuhvati 3 ili vi e jezgara, umesto 2. Elektroni koji obuhvataju vi e od 2 jezgra, nazivaju se mobilnim ili delokalizovanim (bez obzira da li su veze - ili -tipa. Rezonantni, kao i induktivni efekat, predstavlja molekul u osnovnom stanju, pa je stoga i on stati ni (permanentni efekat).

Intermolekulske sile Intermolekulske sile su one sile koje dejstvuju izme u valenciono zasi enih molekula; iako su tk . elektri nog porekla (interakcije izme u negativnih i pozitivnih ar i), ova dejstva su mnogo slabija od onih sila koje uslovljavaju pravu hemijsku vezu. Eksperimentalno je utvr eno da se izme u svih vrsta molekula (kako polarnih, tako i nepolarnih) javljaju me umolekulske privla ne sile elektrostati ke su prirode. Energija ovakvih dejstava obi no je reda veli ine samo nekoliko kcal/mol-u, tako da je i energija sudara izme u molekula obi no dovoljna da se te slabe me umolekulske privla ne sile savladaju. Ipak, me umolekulska dejstva imaju veliki zna aj jer direktno uti u na fizi ke, a samim tim i na hemijske osobine, odn. reaktivnost organskog molekula.

Van-der Waals-ove sile Deluju samo na malim udaljenostima i to izme u delova razli itih molekula koji su u neposrednom dodiru. injenica da se i nepolarna jedinjenja, bez polarnih veza, mogu kondenzovati i prevesti u vrsto stanje, obja njava se upravo Van-der Waals-ovim intermolekulskim privla enjem tipa disperzionih (Londonovih) sila koje je uglavnom uslovljeno polarizabilno u elektronskog oblaka u atomima i molekulima.

Van-der Waals-ove sile Polarizabilnost mera lako e sa kojom se vr i razdvajanje pozitivne i negativne ar e u molekulu pod dejstvom spolja njeg elektri nog polja. Van-der Waals-ove sile su posledica delovanja ne samo faktora polarizabilnosti elektronskog oblaka, ve i faktora permanentne polarizacije veza.

Dipol-dipol interakcije Kod jedinjenja sa polarnim kovalentnim vezama, koje su posledica razli itih elektronegativnosti vezanih atoma, postoje permanentni dipoli veza. Ukoliko molekuli koji sadr e ove veze nisu simetri ni, oni e imati odre eni molekulski dipolni momenat. U vrstom i te nom stanju ovakvi molekuli se orijenti u tako da pozitivan kraj dipola jednog molekula bude u blizini negativnog kraja dipola drugog molekula. Po to u interakcijama ovakvog tipa u estvuju molekuli koji predstavljaju permanentne dipole, one su nazvane dipol-dipol interakcije.

Vodoni na veza Zbog ve e elektronegativnosti kiseonika (N,F), elektronski par O-H veze pomeren je prema atomu kiseonika, zbog ega se na njemu razvija parcijalna negativna, a na vodoniku parcijalna pozitivna ar a. Ukoliko se ovom H-atomu dovoljno pribli i O-atom iz OH-grupe drugog molekula, do i e do elektrostati kog privla enja izme u vodonika i kiseonika, koje ustvari predstavlja vodoni nu vezu ili vodoni ni most.