Transcript Kovalentna veza

Kada se sretnu atomi...
1
Veze
 Sile koje drže grupu atoma zajedno i
čine da oni funkcionišu kao celina
Vezujuće sile
 Elektron – elektron
odbojne sile
 Jezgro – jezgro
odbojne sile
 Elektron – jezgro
privlačne sile
2
AGREGATNO STANJE SUPSTANCI
ČVRSTO
TEČNO
GASOVITO
DA LI SU SVE ČVRCTE SUPSTANCE ISTE PO
STRUKTURI ?
VOSAK
ČOKOLADA
MASLAC
DIJAMANT
DRAGO KAMENJE
STENE
KAKVE PO STRUKTURI MOGU BITI ČVRSTE
SUPSTANCE ?
NEMAJU PRAVILNU
UNUTRAŠNJU
GRAĐU
(STRUKTURU)
AMORFNE
IMAJU PRAVILNU
UNUTRAŠNJU
GRAĐU
(STRUKTURU)
KRISTALNE
ŠTA JE KRISTALNA STRUKTURA?
KRISTALNA STRUKTURA PREDSTAVLJA UREĐENI RASPORED
ELEMENTARNIH JEDINKI SUPSTANCE (ATOMA, MOLEKULA ILI JONA)
RASPORED ELEMENTARNIH JEDINKI PRAVILNO SE PONAVLJA U
SVIM PRAVCIMA GRADEĆI KRISTALNU REŠETKU, TAKO DA
KRISTALNE SUPSTANCE IZGLEDAJU KAO PRAVILNA GEOMETRIJSKA
TELA
ŠTA JE KRISTALNA REŠETKA?
KRISTALNA REŠETKA je izgrađena od
elementarnih ćelija koje mogu imati različit
prostorni oblik (kocke, pravougaone ili
koso-ugaone prizme, itd.)
ELEMENTARNA ĆELIJA kristalne rešetke
sadrži najmanji mogući broj atoma,
molekula ili jona, koji ponavljan u svim
pravcima daje celu rešetku
Hemijska,
mehanička,
električna,
magnetna, optička i druga svojstva
kristalnih supstanci upravo zavise od oblika
njihovih kristalnih rešetki
VRSTE KRISTALNIH REŠETKI
PREMA VRSTI ELEMENTARNIH JEDINKI (OSNOVNIH ČESTICA) KOJE
IH GRADE, KRISTALNE REŠETKE MOGU BITI
ATOMSKE
MOLEKULSKE
JONSKE
ATOMSKA KRISTALNA REŠETKA
ATOMI METALA GRADE METALNU
ATOMSKU KRISTALNU REŠETKU.
• metali su dobri provodnici toplote i
električne struje
•u metalnoj kristalnoj strukturi postoji
prostor za slobodno kretanje elektrona u
određenom smeru
• kristalnu strukturu metala čine pozitivni
joni i slobodni elektroni
ATOMSKA KRISTALNA REŠETKA
ATOMSKA KRISTALNA REŠETKA U KOJOJ SU ATOMI POVEZANI
KOVALENTNOM VEZOM
DIJAMANT
• veoma tvrd
• ne provodi elektricitet
• bezbojan
GRAFIT
• mek
• provodi elektricitet
• crne boje
MOLEKULSKA KRISTALNA REŠETKA
MOLEKULI ELEMENATA (I2, P4) I
MOLEKULI JEDINJENJA (H2O, SiO2)
GRADE MOLEKULSKE KRISTALNE REŠETKE
Ovde su elementarne jedinke (osnovne čestice) molekuli između kojih
postoje slabe privlačne sile
ELEMENTI
JEDINJENJA
JONSKA KRISTALNA REŠETKA
JONI SU TREĆI TIP ELEMENTARNIH
JEDINKI SUPSTANCI
Katjoni i anjoni (pozitivni i
negativni joni) se jako privlače i
lako grade jonsku kristalnu
rešetku
FIZIČKA I HEMIJSKA SVOJSTVA SUPSTANCI
Zavise od
KRISTALNE STRUKTURE
SUPSTANCE
PRIVLAČNIH SILA
IZMEĐU ČESTICA
SUPSTANCI
FIZIČKA I HEMIJSKA SVOJSTVA SUPSTANCI
SUPSTANCE SA KOVALENTNOM VEZOM (BEZ OBZIRA DA LI SE
RADI O ELEMENTIMA ILI JEDINJENJIMA) MOGU BITI U SVA TRI
AGREGATNA STANJA:
• gasovi (H2, N2, Cl2, CO2, SO2 ...)
• tečnosti (Br2, H2O, etanol, aceton)
• čvrste supstance (šećer, SiO2, I2, P4)
OVE SUPSTANCE IMAJU NISKE TEMPERATURE TOPLJENJA I
KLJUČANJA JER IZMEĐU NJIHOVIH MOLEKULA POSTOJE SLABE
SILE PRIVLAČENJA
FIZIČKA I HEMIJSKA SVOJSTVA SUPSTANCI
JONSKA JEDINJENJA (NaCl, CuSO4, CaSO4) SU UVEK U ČVRSTOM
AGREGATNOM STANJU SA VISOKIM TEMPERATURAMA
TOPLJENJA I KLJUČANJA JER SU JAKE PRIVLAČNE SILE IZMEĐU
JONA (jonska veza) U NJIHOVOJ KRISTALNOJ STRUKTURI
PRIRODA JE PREPUNA RAZLIČITIH ATOMSKIH, MOLEKULSKIH I
JONSKIH KRISTALNIH STRUKTURA NEŽIVOG I ŽIVOG SVETA
ZBOG NJIHOVE LEPOTE ČOVEK OBRAĐUJE PRIRODNE I PRAVI
VEŠTAČKE KRISTALE
Metali i nemetali
19
PSE I ELEKTRONSKA
KONFIGURACIJA ATOMA
 Orbitalni dijagrami osnovnih stanja atoma od Z=1 do Z=10
Atom
Vodonik
Helijum
Litijum
Berilijum
Bor
Ugljenik
Azot
Kiseonik
Fluor
Neon
Z
Konfiguracija
Inertni gas –
elektronska
konfiguracija je
stabilna
Stabilne elektronske konfiguracije
(plemeniti gasovi)
Svi elementi jedne grupe u PSE imaju istu elektronsku
konfiguraciju
Metalni karakter
Metalni karakter raste
Metalni karakter opada
Promene Ej u PSE
Ej opada u grupi
Energija potrebna da se iz izolovanog atoma u
gasovitom stanju izdvoji elektron naziva se energija
jonizacije (kJ/mol ili eV).
Ej raste duž periode
Li(g)  Li+(g) + e- Ej1= 5,4 eV
Li+(g)  Li2+(g) + e- Ej2= 75,6 eV
Li2+(g)  Li3+(g) + e- Ej3= 121,8 eV
Promene Ej u PSE
Plemeniti gasovi
Ej
(kJ/mol)
Alkalni metali
Atomski broj
Promene afiniteta prema elektronu
Energija koja se oslobađa kada neutralni atom u
gasovitom stanju prima jedan elektron naziva se
afinitet prema elektronu (kJ/mol).
Afinitet prema elektronu
(kJ/mol)
To je egzoterman proces.
Grupa
Veličina atoma – radijus atoma
Svaki atom se može smatrati kao sfera sa određenim radijusom.
Radijus atomske sfere nije konstantan, već zavisi u izvesnom
stepenu od njegove okoline.
Veličina atoma je značajna pri proučavanju difuzije atoma u
metalnim legurama.
Elektronegativnost
Elektronegativnost se definiše kao stepen kojim atom
privlači elektron ka sebi.
Kreće se u granicama od 0.7 do 4.0.
Veće vrednosti: tendencija ka preuzimanju elektrona.
Manja elektronegativnost
Veća elektronegativnost
Afinitet prema elektronu
Radijus atoma
Afinitet prema elektronu
Energija jonizacije
Radijus atoma
Energija jonizacije
Molekul je agregat dva ili više atoma koji su međusobno povezani
hemijskom vezom
H2
H2O
NH3
CH4
Dvoatomni molekul se sastoji iz dva atoma
H2, N2, O2, Br2, HCl, CO
Višeatomni molekule se sastoji iz više atoma
O3, H2O, NH3, CH4
2.5
Joni su naelektrisane čestice
katjon – pozitivno naelektrisan
ako neutralni atom otpusti jedan ili više elektrona
postaje pozitivno naelektrisan
Na
11 protona
11 elektrona
Na+
11 protona
10 elektrona
anjon – negativno naelektrisan
ako neutralni atom primi jedan ili više elektrona
postaje negativno naelektrisan
Cl
17 protona
17 elektrona
Cl-
17 protona
18 elektrona
2.5
Tipovi hemijskih veza
1. Jonska
2. Kovalentna
 Kovalentna polarna
 Kovalentna nepolarna
2. Metalna
34
Tipovi hemijskih veza
1. Metal i nemetal:
Prenos elektrona i jonska veza
35
Tri modela hemijske veze
Jonska
Prenos elektrona
36
Tipovi hemijskih veza
1. Metal i nemetal:
Prenos elektrona i jonska veza
2. Nemetal i nemetal:
Zajednički elektronski par i kovalentna veza
37
Tri modela hemijske veze
Jonska
Kovalentna
Prenos elektrona
Zajednički elektronski par
38
Tipovi hemijskih veza
1. Metal i nemetal:
Prenos elektrona i jonska veza
2. Nemetal i nemetal:
Zajednički elektronski par i kovalentna veza
3. Metal i metal:
Elektronski oblak i metalna veza
39
Tri modela hemijske veze
Jonska
Prenos elektrona
Kovalentna
Metalna
Zajednički elektronski par Pokretljivi elektroni40
Valentni elektroni
• elektroni najvišeg popunjenog elektronskog nivoa
učestvuju u građenju hemijske veze
Grupa
e- configuracija
Broj valentnih e-
1A
ns1
1
2A
ns2
2
3A
ns2np1
3
4A
ns2np2
4
5A
ns2np3
5
6A
ns2np4
6
7A
ns2np5
7
41
Lewis-ove strukture
Ideja razvijena 1902.
G. N. Lewis
42
Lewis-ovi simboli
Valentni elektroni su predstavljeni tačkama
Može najviše biti osam valentnih elektrona
:
Azot, N, nalazi se u 5A grupi periodnog sistema i ima 5
valentnih elektrona.
.
.
.
.
.
. N. .
. N.
: N
N:
.
.
:
43
• 5 valentnih elektrona
• 1 slobodan elektronski par
• 3 vezujućih elektrona koji mogu da
grade 3 hemijske veze.
• 4 valentnih elektrona
• 0 slobodnih elektronskih parova
• 4 vezujuća elektrona koji mogu da
grade 4 hemijske veze
• 7 valentnih electrona
• 3 slobodna elektronska para
• 1 vezujući elektron koji može da gradi
jednu hemijsku vezu
• 8 valentnih elektrona
• 4 slobodna elektronska para
• 0 vezujućih elektrona, ne mogu da
grade hemijsku vezu
Lewis-ove strukture
48
Oktetno pravilo
Svaki hemijski element teži da postigne lektronsku
konfiguraciju najbližeg plemenitog gasa primanjem,
otpuštanjem ili deljenjem elektrona, odnosno da ima
8 elektrona u poslednjem elektronskom nivou.
Vodonik je izuzetak pošto on teži da ima 2
elektrona u poslednjem elektronskom nivou.
49
So – katjon i anjon koji grade
jonsku hemijsku vezu
Na 
2 2s2 2p6 3s1
Na:
1s
11

17Cl:
1s2
2s2
2p6
3s2

3p5
Cl 

prima е-
Na  +
otpušta
е-


Cl



Na+





Cl

-
52
Jonska veza
Li
F
2
1
2
1
Jonska veza
Li
F
2
1
2
1
Jonska veza
+
Li
2
1
F
2
1
Privlačenje između katjona i anjona
Jonska veza
Li+ F -
Li + F
1 22s22p5
1s22s1s
[He]
1s
1s2[2Ne]
2s22p6
Li+
Li
1s
2s
1s
2p
+
+ F
1s
2s
2p
2s
2p
F-
1s
2s
2p
56
Kovalentna veza
2 atoma dele par elektrona
P+1
P+1
Kovalentna veza
2 atoma dele par elektrona
P+1
P+1
To je kao da oba atoma H
imaju popunjenu orbitalu.
Kovalentna veza
2 atoma dele par elektrona
(nekad i 2 i 3 para elektrona)
H2
Kovalentna veza
2 atoma dele par elektrona
Cl2
Kovalentna veza
Hemijska veza gde postoji 1 ili više zajedničkih elektronskih
parova između 2 atoma
Kako elementi dele elektrone?
+
F
7e-
F
F F
7e-
8e- 8e-
Lewis-ova struktura F2
jednostruka kovalentna veza
Slobodni
elektronski
par
F F
Slobodni
elektronski
par
Slobodni
elektronski
par
F
F
Slobodni
elektronski
par
jednostruka kovalentna veza
61
jednostruka kovalentna veza
Lewis-ova struktura vode
H
+
O +
H
H O H
ili
H
O
H
2e-8e-2eDvostruka veza– 2 atoma dele 2 para elektrona
O C O
ili
O
O
C
Dvostruke veze
8e- 8e- 8e-
Trostruka veza – 2 atoma dele tri para elektrona
N N
8e-8e-
ili
N
N
Trostruka veza
62
Polarna kovalentna veza
Kovalentna veza sa većom elektronskom gustinom oko
jenog od dva atoma u vezi
Region sa manjom
elektronskom
gustinom
H
Region sa većom
elektronskom
gustinom
F
e-
manja
gustina
H
d+
veća egustina
F
d-
63
Raspodela elektronske gustine u
H2, F2 i HF
64
Electronegativnost (EN)
Sposobnost atoma da privuče sebi elektronski par iz hemijske veze
Linus Pauling
1901 - 1994
65
Hemijske veze
Razlika u EN
Tip veze
0
Kovalentna
 1,9
0 < i <1,9
Jonska
Polarna kovalentna
Raste razlika u elektronegativnosti
Kovalentna
zajednički
e- par
Polarna kovalentna
Delimični prelaz e-
Jonska
Prelaz e-
66
Polarna veza
FF
Zajednički elektronski par
FF
Jezgra oba atoma privlače elektrone
FF
Oba atoma jednako privlače elektrone
(nepolarna veza)
H Cl
Ako su različiti atomi, nejednako
privlače elektronski par
H Cl
-
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
Što su elektroni bliži atomu hlora, on je
negativniji
Što su elektroni dalje od atoma
vodonika, on je pozitivniji.
+
_
H Cl
Naelektrisanje je samo delimično
Ne dolazi do formiranja jona
H Cl
Nejednaka podela elektrona
između dva atoma
javljaju se polovi naelektrisanja
-polarna veza
d+
d–
H Cl
Parcijalno naelektrisanje
U polarnoj vezi zajednički elektronski par
se deli nejednako
Polarni molekul je molekul sa regionima
parcijalno negativnog (d –)
I parcijalno pozitivnog (d +)
naelektrisanja.
Stepen polarnosti zavisi od razlike u
elektronegativnosti dva atoma
2.1
H Cl
3.0
d+
d–
H Cl
Ako postoji mala razlika u naelektrisanju,
postoji nejednako deljenje elektronskog
para što dovodi do parcijalnog
naelektrisanja.
FF
Dva atoma iste elektronegativnosti
dele jednako zajednički elektronski par
4.0
0.8
K
F
Ako je velika razlika u
elektronegativnosti, dolazi do potpunog
prelaska elektrona i nastaajnja jona
K
F
K
F
K
F
K
F
K
F
K
F
K
+
pozitivni jon
_
F
negativni jon
Tip hemijske veze
Odredi tip hemijske veze kao jonska, polarna kovalentna
ili nepolarna kovalentna : NaCl; H2S; N2
Na – 0.9
Cl – 3.0
3.0 – 0.9 = 2.1
H – 2.1
S – 2.5
2.5 – 2.1 = 0.4 Polarna kovalentna
N – 3.0
N – 3.0
3.0 – 3.0 = 0
Jonska
Kovalentna
97
Metalna veza – joni metala dele valentne elektrone
More elektrona
•
•
•
•
Elektroni se slobodno kreću
Metali su dobri provodnici
Mogu se kovati
Istegljivi su, mogu se izvlačiti u žice
+
+ + +
+ + + +
+ + + +
Kovnost
+
+ + +
+ + + +
+ + + +
Kovnost
• Elektroni čine da se atomi mogu
smicati
+ + + +
+ + + +
+ + + +
1. Maksimalan broj elektrona po podnivoima je:
a) s2 p6 d10 f7
b) s1 p6 d10 f14
d) s2 p6 d5 f14
e) s1 p3 d5 f7
c) s2 p6 d10 f14
2. Ako element X ima Z=27 i A=60 onda ima:
a) 33 protona i 27 neutrona
b) 27 protona i 27 neutrona
c) 27 protona i 33 elektrona
d) 27 protona i 33 neutrona
e) 33 protona i 27 elektrona
Z = ATOMSKI BROJ (BROJ PROTONA)
A = MASENI BROJ (BROJ PROTONA + BROJ NEUTRONA)
3. Element sa atomskim brojem 38 i masenim brojem 90 sadrži:
a) 52 protona, 52 elektrona i 38 neutrona
b) 38 protona, 38 elektrona i 52 neutrona
c) 52 protona, 38 elektrona i 52 neutrona
d) 38 protona, 52 elektrona i 38 neutrona
e) 52 protona, 38 elektrona i 38 neutrona
4. Element sa rednim brojem 17 ima elektronsku konfiguraciju
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Nalazi se u:
a) 3 periodi i V grupi periodnog sistema
b) 2 periodi i III grupi periodnog sistema
c) 3 periodi i II grupi periodnog sistema
d) 7 periodi i III grupi periodnog sistema
e) 3 periodi i VII grupi periodnog sistema
5. Atomi nekog hemijskog elementa imaju sledeću elektronsku
konfiguraciju 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3. U periodnom
sistemu, ovaj element se nalazi u:
a)
4 periodi i II grupi periodnog sistema
b)
3 periodi i III grupi periodnog sistema
c)
3 periodi i IV grupi periodnog sistema
d)
4 periodi i V grupi periodnog sistema
e) 5 periodi i IV grupi periodnog sistema
6. Koji od atoma elemenata sa datom elektronskom
konfiguracijom ima najjače izražena svojstva nemetala?
a) 1s22s22p63s23p5
c) 1s22s22p63s1
b) 1s22s22p3
d) 1s22s22p63s2
e) 1s22s22p4
7. Koji od atoma elemenata sa datom elektronskom
konfiguracijom ima najjače izražena svojstva metala?
a) 1s22s22p63s23p5
b) 1s22s22p3
c) 1s22s22p63s1
d) 1s22s22p63s2
e) 1s22s22p4
8. Energija jonizacije i koeficijent elektronegativnosti opadaju
u nizu:
a) Pb, Sn, Ge, Si, C
b) C, Si, Ge, Sn, Pb
c) Si, C, Ge, Sn, Pb
d) C, Pb, Sn, Ge, Si
e) Pb, Si, Ge, Sn, C