Docsity
Docsity

Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes

Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity


Consigue puntos base para descargar
Consigue puntos base para descargar

Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium


Orientación Universidad
Orientación Universidad


transparencias tema 2, Apuntes de Química

Asignatura: Química bàsica I, Profesor: Raimon Gargallo, Carrera: Química, Universidad: UB

Tipo: Apuntes

2016/2017

Subido el 17/01/2017

Gmol-1
Gmol-1 🇪🇸

4.1

(8)

5 documentos

1 / 111

Toggle sidebar

Esta página no es visible en la vista previa

¡No te pierdas las partes importantes!

bg1
Tema 2. Enllaç químic i estructura molecular
2.1 Tipus d’enllaç químic. Enllaç iònic. Enllaç covalent. Estructures de Lewis.
Ressonància. Polaritat i electronegativitat. Paràmetres d’enllaç: longitud
d’enllaç i energia d’enllaç. (CAPÍTOL 2 DEL LLIBRE DE REFERÈNCIA)
2.2 Geometria molecular. Model de les repulsions entre parells d’electrons de
la capa de valència (VSEPR). Teoria de l’enllaç de valència: enllaços sigma i pi.
Hibridació dels orbitals atòmics.
2.3 Teoria dels orbitals moleculars. Molècules diatòmiques homonuclears i
heteronuclears. Molècules poliatòmiques. Teoria de bandes de sòlids
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff
pf12
pf13
pf14
pf15
pf16
pf17
pf18
pf19
pf1a
pf1b
pf1c
pf1d
pf1e
pf1f
pf20
pf21
pf22
pf23
pf24
pf25
pf26
pf27
pf28
pf29
pf2a
pf2b
pf2c
pf2d
pf2e
pf2f
pf30
pf31
pf32
pf33
pf34
pf35
pf36
pf37
pf38
pf39
pf3a
pf3b
pf3c
pf3d
pf3e
pf3f
pf40
pf41
pf42
pf43
pf44
pf45
pf46
pf47
pf48
pf49
pf4a
pf4b
pf4c
pf4d
pf4e
pf4f
pf50
pf51
pf52
pf53
pf54
pf55
pf56
pf57
pf58
pf59
pf5a
pf5b
pf5c
pf5d
pf5e
pf5f
pf60
pf61
pf62
pf63
pf64

Vista previa parcial del texto

¡Descarga transparencias tema 2 y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity!

  • Tema 2. Enllaç químic i estructura molecular
    • 2.1 Tipus d’enllaç químic. Enllaç iònic. Enllaç covalent. Estructures de Lewis.

Ressonància. Polaritat i electronegativitat. Paràmetres d’enllaç: longitud

d’enllaç i energia d’enllaç. (CAPÍTOL 2 DEL LLIBRE DE REFERÈNCIA)

  • 2.2 Geometria molecular. Model de les repulsions entre parells d’electrons de

la capa de valència (VSEPR). Teoria de l’enllaç de valència: enllaços sigma i pi.

Hibridació dels orbitals atòmics.

  • 2.3 Teoria dels orbitals moleculars. Molècules diatòmiques homonuclears i

heteronuclears. Molècules poliatòmiques. Teoria de bandes de sòlids

Chemical bond

  • Chemical bond: union among atoms (Atkins)

GREC: “Interacció entre dos o més àtoms el resultat de la qual és la formació d'un compost,

és a dir, d'un agregat que és estable dins un cert interval de temperatures i pressions”

  • A chemical bond is formed if the resulting arrangement of the nuclei and valence electrons has lower energy than the total energy of the separated atoms
  • Several models for the chemical bond:
    • ionic: “complete transfer of electrons”: LiCl
    • covalent: sharing electrons in individual molecules: HCl
    • metallic: “cations bonded by a sea of electrons”
    • … and many others

http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_01_2-en.html

Ionic bond

  • The ionic model is useful to describe binary compounds formed by:
    • A metal element from s block
    • A non-metal element
  • Ionic compounds (e.g. NaCl) are not molecules  ionic solid
  • In general, an ionic solid is a regular arrangement of cations and anions
  • Ionic solids are a particular type of crystalline solids (Tema 3)
    • Crystalline solids are those where atoms, ions or molecules are arranged in a regular way
    • There are four types of crystalline solids :
      • Ionic solids: NaCl, CaF 2 , …
      • Molecular solids: ice (H 2 O), glucose, …
      • Networks: diamond, graphite, SiO 2 , …
      • Metal: copper, silver, …

http://yourkamagraguide.com/files4/ice-crystal-shape.html http://www.e6cvd.com/cvd/page.jsp?pageid=

http://www.chemguide.co.uk/at oms/structures/ionicstruct.html

Example of a molecular solid Example of a network

Electronic configuration of ions (1): cations

  • It is possible to predict the molecular formula of a binary ionic compound from the electronic configuration of the constitutive cation and anion
  • For elements of s block:
    • Loosing electrons produces a cation
    • In general, cations have an electronic structure like ns^2 np^6 (octet)
    • Examples: Na+, Mg2+, Al3+,… C4+?
  • Metal atoms lose s - and p -electrons to obtain noble gas electron configurations

Be: 1 s^22 s^2  Be2+: 1 s^2

Electronic configuration of ions (3): Lewis symbols

  • One of the best known modern chemists
  • He proposed a very useful model for the covalent bond that enables the

explanation of many organic and inorganic reactions

  • He proposed a nomenclature to follow the course of electrons through a

reaction:

  • Lewis symbols correspond to the valence configuration of an atom or ion
  • Example: formation of CaCl 2 :

Gilbert N. Lewis (USA, 1875-

Paired electrons

Unpaired electron

The formation of NaCl(s) from Na(s) and Cl2(g)

http://www.youtube.com/watch?v=2mzDwgyk6QM

En quin estat físic està inicialment el sodi? Quina és la temperatura d’un bec Bunsen? És prou alta per tenir Na(g)? De quin color és la flama? Per què té aquest color? De quin color és el clor (“chlorine”)? Tenim Cl o Cl 2? Per què el sòlid final és de color blanc?

The formation of ionic bonds: key points

  • The most important contribution to the energy scheme previously shown is the

ionization energy of one of the two elements involved in the ionic bond

  • Only metal elements with low ionization energies form monoatomic cations
  • All cations interact with all anions:
  • The ionic bond has no direction (and the covalent bond?)
  • The ionic bond is a characteristic of a crystal, not of a pair of ions
  • The ionic solid is a regular arrangement of cations and anions
  • Can we propose a stoichiometry from this arrangement? How?
  • Ionic model: simple description of the ionic bond in terms of ions and Coulomb’s law
  • Not always valid, best results for s block  why?

http://www.chemistry.wustl.edu/~courses/genchem/Tutorials/Water/Solubility.htm

Ionic model: lattice energy

  • Lattice energy:
    • Definition: energy difference between ions grouped in a solid and widely separated ions

in gas phase:

NaCl(s) + lattice energy  Na+(g) + Cl-(g) lattice energy = 787 kJ·mol-

  • Nomenclature: U, E, DHL…
  • It is always positive (from ionic solid to separated ions in gas phase)
    • Depending on the definition it may be also negative!
  • We will come back again to this definition in Chapter 7
  • Lattice energy is strongly influenced by two terms:
  • electrostatic interaction among charges (electrostatic or Coulomb’s potential energy)
  • repulsion among atomic orbitals (because atoms are not point charges!)

Ionic model: Coulomb’s energy

  • 1D lattice:
  • 3D lattice:
    • Which variables affect to Ep?, how do they affect to EP?
    • What about MgO and MgS?

π d

z z N e

E P A A

0

2 1 2

π d

zz N e

EP A

0

2 1 2

2 ln 2

Electrostatic potential energy (EP) (also known as Coulomb’s energy) is the sum of attractive and repulsive electrostatic interactions

Ionic model: steric effects

  • Why ions are not close enough so that d is almost zero?
    • Overlap  steric effects  repulsion
    • As for orbitals, the repulsion decays exponentially:
  • Potential energy = Coulomb’s energy + steric effects

E e d d* 34.5pm

d

P

r=d

A

d

d

π d

N z z e

U

CA CA

A A B

2

d *^ = 34.5 pm dCA = distance from cation to anion

Born-Meyer equation:

http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/4309?e=averill_1.0-ch08_s

Donat el caràcter i la finalitat exclusivament docent i eminentment il·lustrativa de

les explicacions a classe d'aquesta presentació, l’autor s’acull a l’article 32 de la Llei

de propietat intel·lectual vigent respecte de l'ús parcial d'obres alienes com ara

imatges, gràfics o altre material contingudes en les diferents diapositives

  • Tema 2. Enllaç químic i estructura molecular
    • 2.1 Tipus d’enllaç químic. Enllaç iònic. Enllaç covalent. Estructures de Lewis.

Ressonància. Polaritat i electronegativitat. Paràmetres d’enllaç: longitud

d’enllaç i energia d’enllaç.

  • 2.2 Geometria molecular. Model de les repulsions entre parells d’electrons de

la capa de valència (VSEPR). Teoria de l’enllaç de valència: enllaços sigma i pi.

Hibridació dels orbitals atòmics.

  • 2.3 Teoria dels orbitals moleculars. Molècules diatòmiques homonuclears i

heteronuclears. Molècules poliatòmiques. Teoria de bandes de sòlids

Lewis structures to visualize the covalent bond

  • Lewis structures are based on Lewis symbols
  • The arrangement of atoms in these structures is such that the atoms fill their electron shell in order to achieve a noble gas electron configuration (octet rule) - H: 1s^1 - 1 electron in valence shell  It needs 1 additional electron and reach [He] - F: [He] 2s^2 2p^5 - 7 electrons in valence shell  It needs 1 additional electron and reach [Ne]
  • Valence of a given atom (s. XIX): now, it is the number of bonds that this atom can form
    • H can share only one electron  valence of H = 1
    • F can share one lonely electron  valence of F = 1

Lonely pairs: very important to explain the geometry (VSEPR) and strength of the bond (Chapter 3)

Which one is the largest atom?

Bond order

  • It is the number of chemical bonds between a pair of atom

Triple bond

Double bond

Single bond

In which case we will require a greater input of energy to break chemical bonds?

May we have intermediate bond orders?

Ep! Veurem més endavant (TOM) que aquesta estructura no reflecteix correctament la realitat