Chemistry | High school » Kémiai kötések, molekulák szerkezete

Kémiai kötések, molekulák szerkezete Kötések és stabilizáció A kémiai elemek atomjai önmagukban – a nemesgázok kivételével – nem stabilak, ezért kémiai kötések kialakításával törekszenek. Ez legtöbbször a nemesgázokéhoz hasonló elektronszerkezetet (röviden: nemesgázszerkezetet) jelenti, amelyben nincsenek betöltetlen alhéjak. Ez az állapot elérhető elektron leadással vagy felvétellel, azaz ionkötéssel, ill. közös elektronpárok létrehozásával, azaz kovalens kötéssel. Kémiai kötések Kémiai kötésnek nevezzük azt, amikor különböző anyagok reakcióba lépnek egymással, hogy stabil (telített) külső elektronhéj alakuljon ki. A kémia kötések lehetnek elsőrendűek vagy másodrendűek Az elsőrendű kötések három fajtája: ionkötés, kovalens kötés és fémes kötés. A másodrendű kötések (molekulák között fellépő gyenge kölcsönhatások) is háromfélék lehetnek: hidrogénhíd kötés, dipól-dipól

kölcsönhatás vagy diszperziós kölcsönhatás. kémiai kötés elsőrendű kötések másodrendű kötések ionkötés kovalens kötés fémes kötés hidrogénkötés dipól-dipól diszperziós NaCl, CaO H2O, NH3, CH4 Fe, Cu, Ag víz, alkohol, HCl, H2S I2, szárazjég ecetsav, NH3 Elsőrendű kötések: Ionkötés, azaz elektron átadás Akkor jön létre, ha az anyagok között az elektronegativitás különbsége kettő, vagy annál nagyobb. Ilyenkor a kis elektronegativitású anyag elektront ad át a nagy elektronegativitású anyagnak. Pl nátrium és klór reakciója: A nagy kötési energia miatt az ionrácsos anyagok általában magas olvadáspontúak (például a nátriumkloridé 801°C, a magnézium-oxidé 2800°C) Kovalens kötés, azaz közös kötő elektronpárok kialakítása Akkor jön létre, ha az anyagok között az elektronegativitás különbsége kettőnél kisebb. Ilyenkor közös kötő elektronpár jön létre. Egy atom – vegyértékelektronjainak

számától függően – több kovalens kötést is kialakíthat. Amennyiben a kötésben résztvevő atomok egy-egy elektront osztanak meg egymással egyszeres kovalens kötés alakul ki (hidrogénmolekula H-H). H2 molekulában: NH3 molekulában H2O molekulában Két-két elektronból kétszeres (oxigénmolekula), három-három elektron megosztása esetén háromszoros kötés jön létre (nitrogénmolekula). O=O N N Többszörös kötés esetén az első kötés mindig szigma kötés, a további kötések píkötések. Többszörös kötés esetén a kötés távolság rövidebb, mint az egyszeres kötésnél. A kötésben résztvevő elektronpárokat kötő-, a kötésben részt nem vevő vegyértékelektronokat nemkötő elektronpároknak nevezzük. A kovalens kötés rendszerint úgy alakul ki, hogy a kötő elektronokat a kötésben résztvevő atomok egyenlő arányban szolgáltatják. Azonban létre jöhet úgy is, hogy a kötő elektronpárt teljes egészében a

kötésben részt vevő egyik atom adja. Ezt datív kötésnek nevezzük Datív kötés található az oxóniumionban (H3O+), az ammóniumionban (NH4+) és a szénmonoxidban: C = O A kovalens kötésben részt vevő atomok lehetnek polárisak vagy apolárisak. Amennyiben a kovalens kötést kialakító két atom elektronegativitása különböző, a kötés poláris lesz. Ez azt jelenti, hogy a közös elektronpár kismértékben eltolódik a nagyobb elektronegativitású atom felé, ezért ezen az atomon elektrontöbblet, míg a másik atomon ugyanakkora mértékű elektronhiány jön létre (hidrogén-kloridmolekulában, H-Cl poláris kovalens kötés van, mert a hidrogén elektronegativitása 2,1 a klóré pedig 3,0). Az elemmolekulákban (H2, N2, O2, Cl2, F2, I2) a kovalens kötés apoláris Amennyiben egy kötő elektronpár nem csak a kötésben résztvevő két atomhoz tartozik, delokalizált kovalens kötésről beszélünk. A benzol esetén például 6 db elektron

delokalizálódik az aromás gyűrű hat szénatomjához. Fémes kötés A fémes kötésben résztvevő atomok vegyértékelektronjaikat megosztják egymással, ezek az elektronok az egész rácson delokalizálódnak. A nagy mennyiségű szabad elektron jelenléte miatt vezetik a fémek az elektromos áramot. Másodrendű kötések A másodlagos kötések energiája kisebb, mint az elsődleges kötéseké. Ilyen kötések lehetnek például a kovalens kötésekkel összetartott molekulák „között”. Energiaközlés hatására a másodlagos kötések bomlanak fel először, a molekulák egészben maradnak. Diszperziós Ezt a kölcsönhatást felfedezőjéről, van der Waals kötésnek is nevezik. Feltétele: pillanatnyi dipólus létrejötte. Forráspontja alacsony, kis hatás Dipólus-dipólus Feltétele: állandó dipólus molekulák. Forráspontjuk magas Pl aldehidek, ketonok Hidrogénkötés Másodrendű kötések között ez a kötés a legerősebb. Hidrogénkötés akkor

jöhet létre, ha nagy elektronegativitású elemhez kapcsolódik a hidrogén atom, és nemkötő elektronpárral rendelkező atom található a molekulában. A hidrogénkötést tartalmazó molekuláknak a forráspontja magas Hidrogénkötés található: H2O, NH3 (gyengébb), alkoholok, karbonsavak