Transcript 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร

รหัสวิชา 2302115
ภาคต้น ปี การศึกษา 2557
Molecular geometry
รูปรางเรขาคณิ
ตของโมเลกุล
่
Basic geometry
Tetrahedral
Linear
Trigonal
bipyramidal
Trigonal
planar
Geometry containing lone-pair electrons
Octahedral
Square
planar
bent
trigonal
pyramidal
distorted
tetrahedron
T-shape
Square
pyramidal
ทฤษฎี VSEPR (Valence shell electron pair
repulsion)
ทฤษฎีที่ใช้ในการทานายรูปร่าง
โมเลกุล
หลักการ: การผลักกันของคูอิ่ เล็กตรอนใน
จารณาจากอะตอมกลาง
วงเวเลนซโดยพิ
์
เล็กกของอิ
ตรอนคู
สร
่ ้างพั
อิจทานวนอิ
ธิพลแรงผลั
เล็กตรอน
: นธะ และ
อิเคูล็โ่ ดดเดี
กตรอนคู
โดดเดี
ย
่
ว
่
ย่ ว-คูโ่ ดดเดีย่ ว > คูโ่ ดดเดีย่ ว-คูส่ ร้างพันธะ > คูส่ ร้าง
พันธะ- คูส่ ร้างพันธะ
Basic geometry (อะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โด
Class
# of atoms bonded to
central atom
# lone pairs on
central atom
AB2
2
0
Linear
AB3
3
0
Trigonal
planar
AB4
4
0
Tetrahedral
AB5
5
0
AB6
6
0
Molecular Geometry
Trigonal
bipyramidal
Octahedral
*พันธะคู่และพันธะสามไม่มีผลต่อรูปทรง ให้พิจารณา
Molecular geometry
อะตอมกลางมี
อิเล็กตรอนคู่โดดเ
การทดลอง (นิสิต 2 คนทำกำรทดลองด้วยกัน )
นที่ 1 รูปร่างเรขาคณิตของโมเลกุล
ตอแบบจ
าลองของโมเลกุล
่
1.1) BeCl2, HgCl2
1.2) BF3, SO2, AlCl3
1.3) CF4, NH3, H2O
1.4) PF5, SF4, BrF3, XeF2
1.5) SF6, BrF5, XeF4
ระบุชนิดอะตอมกลาง
คูอิ
่ เล็กตรอน
(ทีเ่ กิดพันธะและโดดเดีย
่ ว)
รูปราง
่
โมเลกุล และมุมระหวางพั
นธะ
่
บันทึกผลการทดลอง
การทดลองตอนที่ 2 สมมาตรของ
โมเลกุล ทาความรูจั้ กกับสมาชิก
สมมาตรชนิดตางๆ:
E, Cn,
่
(v, h , d) i, Sn)
หาสมาชิกสมมาตรชนิด
ตางๆจากโมเลกุ
ล
่
ตัวอยาง
่
H2O HCl CO2 CCl4
บันทึกผลการทดลอง
มาตรเชิงโมเลกุล (Molecular symmetry)
เมือ
่ หมุนโมเลกุล (หรือไอออน) หรือมีการกระทา
สมมาตรให้กับโมเลกุลแลวพบว
า่ คอนฟิ กุเรชันข
้
ลไมแตกตางไปจากคอนฟิ กเุ รชันเดิม
Cองโมเลกุ
3 symmetry ของ่ BF3 ่
No C3 symmetry (ABCD)
120o
C
B
A
B
120o
D
A
A
D
D
C
C
B
สมมาตรของโมเลกุล ประกอบดวย
Symmetric element
้
เอกลักษณ์
Proper rotation
Inversion ผานจุ
ด
่
Identity (E)
All molecules have this element.
Proper rotation (Cn)
Symmetry element: symmetry axis
2-Fold Axis
of Rotation
Symmetry operation: rotation by 360o/n
• n-fold rotational axis => Cn
– where n = 2, 180o rotation
–
n = 3, 120o rotation
–
n = 4, 90o rotation
–
n = 6, 60o rotation
–
n = , o rotation
• The Principal axis of rotation, the
axis with the highest n.
C2 rotation
(360o/2 = 180o)
3-Fold Axis of Rotation
Rotations for a
Trigonal Planar Molecule
2-Fold Axes
and 3-Fold Axis
-Fold Axis of Rotation
C
Symmetric plane ()
Symmetry element: symmetry (mirror) plane
Symmetry operation: reflection in plane
v => plane parallel to principal
axis of rotation
h => plane perpendicular to
principal axis of rotation
d => σ parallel to Cn and bisecting two C2' axes
(perpendicular to principal axis)
Rotations and Mirrors in a Bent Molecule
v  plane parallel to principal
axis of rotation
h => plane perpendicular to
principal axis of rotation
Inversion (i)
Symmetry element: a point at the center of the molecule that can
transform (x,y,z) into (-x,-y,-z) coordinate.
Symmetry operation: inversion transformation
Center of Inversion
Improper rotation (Sn)
Symmetry element:: a combination of rotation about n axis (360°
/n) followed by reflection through a plane perpendicular to the
axis (σh.Cn=Sn)
Symmetry operation: rotation-reflection
Improper Rotation in a Tetrahedral Molecule
ประกาศ
การทดลองครัง้ ถัดไป
ทาการทดลอง 5
เรือ
่ งการหาความดันไอและ
ความรอนแฝงของการเกิ
ด
้
ไอของน้า
H2O : 1E, 1C2, 2
v
HCl : 1E, 1C ,
v
CO2 : 1E, 1C ,
C2, 1
h,
CCl4 : 1E, 4C3, 3C2, 6
d,
v,
3S4
1 i, 1S
H2O : 1E, 1C2, 2
v
HCl : 1E, 1C ,
v
CO2 : 1E, 1C ,
C 2, 1
h,
v,
1 i, 1S
CCl4 : 1E, 4C3, 3C2, 6
d,
3S4
ภัสสิ ริ + ภูไท : H2O :1C2, 2
v
ภูมินทร์ + มณี กำนต์ : HCl : 1C ,
v
หนึ่งสุ ดำ + หิ รัญญำ : CO2 : 1C , C2,
อนัญญำ + อรรวินท์: CO2 : 1 h,
v,
อรรวินท์ + อำภำภัทร: CO2 : 1 i, 1S
จุฑำมำศ+ชฎำธำร : CCl4 : 4C3, 3C2,
ตรี ภพ+ ทิพยลักขญ์ : CCl4 : 6 d, 3S4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Improper Rotation in a Tetrahedral
Molecule
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Center of Inversion
eclipsed
staggered
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
การทดลองตอนที่ 1
รูปร่างเรขาคณิตของโมเลกุล
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1.1 BeCl2 HgCl2
Be
Cl
อะตอมกลาง
Be
Hg
e ที่เกิดพันธะ
2
2
e โดดเดี่ยว
รูปร่างโมเลกุล
-
linear
linear
Cl
AB2
มุมพันธะ
180
180
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1.2 BF3 SO2 AlCl3
trigonal
planar
bent
AB2E
อะตอมกลาง
B
S
Al
e ที่เกิดพันธะ
3
2
3
e โดดเดี่ยว
1
-
รูปร่างโมเลกุล
มุมพันธะ
trigonal planar 120
bent
< 120
trigonal planar 120
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1.3 CF4 NH3 H2O
trigonal
pyramidal
AB2E2
AB3E
อะตอมกลาง
C
N
O
e ที่เกิดพันธะ
4
3
2
e โดดเดี่ยว
รูปร่างโมเลกุล
มุมพันธะ
tetrahedron 109.5
1 trigonal pyramid <109.5
2
bent
<109.5
อิทธิพลแรงผลักของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่มีต่อ
รูปร่างโมเลกุล
lone-pair vs. lone pair
repulsion
>
lone-pair vs. bonding
pair repulsion
>
bonding-pair vs. bonding
pair repulsion
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1.4 PF5 SF4 BrF3 XeF2
AB4E
อะตอมกลาง
P
S
Br
Xe
e ที่เกิดพันธะ
5
4
3
2
AB3E2
e โดดเดี่ยว
1
2
3
รูปร่างโมเลกุล
AB2E3
มุมพันธะ
trigobal bipyramid 90, 120, 180
see saw
<90 120 180
T-shape
<90 120
linear
180
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1.5 SF6
AB5E
อะตอมกลาง
S
Br
Xe
e ที่เกิดพันธะ
6
5
4
e โดดเดี่ยว
1
2
BrF5 XeF4
AB4E2
รูปร่างโมเลกุล
มุมพันธะ
octahedron 90, 180
square pyramid <90 180
square planar 90, 180
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
การทดลองตอนที่ 2
สมมาตรของโมเลกุล
ทาความรู้จกั กับสมาชิกสมมาตรทัง้ 5 ชนิด
หาสมาชิกสมมาตรทัง้ 5 ชนิดของโมเลกุล
H 2O
HCl
CO2
CCl4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
แบ่งกลุ่มเป็ น 4 กลุ่ม เท่าๆ กันเพื่อหา
สมาชิกสมมาตรของโมเลกุล
H 2O
HCl
CO2
CCl4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตรโมเลกุลน้า – H2O
สมมาตร E จานวน = 1
สมมาตร C2 จานวน = 1
สมมาตร v จานวน = 2
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตรโมเลกุลไฮโดรคลอริก – HCl
สมมาตร E จานวน = 1
สมมาตร C จานวน = 1
สมมาตร v จานวน = 
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตรโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ – CO2
สมมาตร E จานวน = 1
สมมาตร C จานวน = 1
สมมาตร h จานวน = 1
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตร C2 จานวน = 
สมมาตร v จานวน = 
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตร i จานวน = 1
สมมาตร S จานวน = 1
C
h
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตรโมเลกุลคาร์บอนเททระคลอไรด์ – CCl4
สมมาตร E จานวน = 1
สมมาตร C3 จานวน = 4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตร C2 จานวน = 3
สมมาตร v ตามแกน C3 จานวน = 3 แต่เป็ น
dihedral จึงเรียกเป็ น d
สมมาตร v ตามแกน C2 จานวน = 3 แต่เป็ น
dihedral จึงเรียกเป็ น d
สมมาตร d จานวน = 6
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
สมมาตร S4 จานวน = 3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ประเมินผลการเรียนรู้ด้วยตนเอง (ทาเครื่องหมาย  ในช่องที่ต้องการ)
หัวข้อ
มาก
ผลการเรียนรู้ที่ได้
ปานกลาง น้ อย ไม่ได้เลย
1. ระบุรปู ร่างโมเลกุลโดยใช้แบบจาลอง VSEPR
2. ทานายมุมระหว่างพันธะในโมเลกุล
3. ให้นิยามการกระทาสมมาตร
4. ระบุจานวนสมาชิกสมมาตรทุกชนิดในโมเลกุลที่
ไม่ซบั ซ้อน
5. เปรียบเทียบสมมาตรในโมเลกุลที่มีรปู ร่างแบบ
เดียวกัน แต่สตู รเคมีต่างกัน
และ....อื่นๆที่ผเ้ ู รียนอยากจะบอกผูส้ อน
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ฝึ กคิดฝึ กทา
ชิงรางวัล
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ข้อ 1 หาสมาชิกสมมาตรของโมเลกุล BF3
E
1C3
3 v
3C2
แกน C2
E
1C3
3C2
1 h
แกน C2
3v
1h
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ข้อ 2 หาสมาชิกสมมาตรของโมเลกุล NH3
E
3C3
3 v
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ข้อ 3 หาสมาชิกสมมาตรของโมเลกุล PF3
E
3C2
1C3 3v 1h 1S3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ข้อ 4 หาสมาชิกสมมาตรของโมเลกุล SF6
E 6C2 4C3 3C4 3h 3d i 4S6
3S4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
ข้อ 5 หาสมาชิกสมมาตรของโมเลกุล AB8
3C4
3
4C3
2
6C2
2
i
2
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
1 แกน
มีแกน C3 .......
120 องศา
หมุน ..........
3
n = ..........
แกน C3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
3 แกน
มีแกน C2 .......
แกน C2
180 องศา
หมุน ..........
2
n = ..........
โมเลกุลที่มีแกน Cn มากกว่า 1 ค่า
ถือแกนที่มีค่า n มากที่สดุ เป็ นแกนหลัก
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
แกน C3
v ที่แบ่งครึ่งมุมระหว่างแกน C2 และตัง้ ฉากกับแกนหลัก
เรียกว่า d (dihedral mirror plane)
3 ระนาบ
มีระนาบ d .......
ส่วน h (horizontal mirror plane) เป็ น
ระนาบที่ตงั ้ ฉากกับแกนหลัก
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
reflection (การสะท้อน)
แกน C2
ระนาบที่ขนานกับแกนหมุนหลัก
เรียกว่า v (vertical mirror plane)
2 ระนาบ
มีระนาบ v .......
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
n-fold rotation by 2/n, Cn (การหมุน n)
หมุนรอบแกนสมมาตร Cn แล้วได้โมเลกุลที่มีการ
วางตาแหน่ งเสมือนเดิม
แกน C2
180 องศา
หมุน ..........
2
n = ..........
1 แกน
มีแกน C2 .......
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
โมเลกุลที่ไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
AB2
2
0
linear
linear
B
B
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB3
3
0
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
trigonal
planar
trigonal
planar
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB4
4
0
Arrangement of
electron pairs
tetrahedral
Molecular
Geometry
tetrahedral
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Class
AB5
# of atoms
bonded to
central atom
5
# lone
pairs on
central atom
0
Arrangement of
electron pairs
trigonal
bipyramidal
Molecular
Geometry
trigonal
bipyramidal
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB6
6
0
Arrangement of
electron pairs
octahedral
Molecular
Geometry
octahedral
VSEPR
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB3
3
0
AB2E
2
1
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
trigonal
planar
trigonal
planar
trigonal
planar
bent
69
VSEPR
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB4
4
0
AB3E
3
1
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
tetrahedral
tetrahedral
tetrahedral
trigonal
pyramidal
70
VSEPR
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB4
4
0
tetrahedral
tetrahedral
AB3E
3
1
tetrahedral
trigonal
pyramidal
AB2E2
2
2
tetrahedral
bent
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
71
VSEPR
Class
AB5
AB4E
# of atoms
bonded to
central atom
5
4
# lone
pairs on
central atom
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
0
trigonal
bipyramidal
trigonal
bipyramidal
1
trigonal
bipyramidal
distorted
tetrahedron
72
73