A kémia kötés

A kötéselmélet választ kell adjon a következő kérdésekre:
 

1. Bizonyos anyagok miért lépnek kémiai reakciókba, mások miért nem?

2. Az anyagok miért csak meghatározott arányban alkotnak vegyületeket?

3. Mennyi a kötési energiák értéke?

4. Mekkorák a kötéstávolságok és a kötésszögek?

Az atomok (kivéve a nemesgázokat), akkor jutnak alacsonyabb energiájú, azaz stabilabb állapotba, ha egymással kémiai kötést hoznak létre. A stabilizálódás módja szoros összefüggésben van a vegyértékelektronok sajátságaival. A kötés minősége, a kötésben résztvevő elektronoknak, az atomok közötti megoszlásától függ:

 

A molekulák kialakulása

Ha S EN nagy, és D EN kicsi, vagy nulla, kovalens kötésű molekulák alakulnak ki. Molekulapálya: az elektronok eloszlásának valószínűsége, a molekulához tartózó atommagok erőterében.

A molekulák képződésekor a vegyértékelektronok atompályáról molekulapályára kerülnek. A magok együttes hatására, az atompályák felhasadnak (34. ábra).

 


34. ábra. Az atompályák felhasadása

 

Kétatomos molekulapályák

Homonukleáris

Az energia- és szimmetriaviszonyok alapján megkülönböztethetők szigma (s) és pi (p) pályák.

Heteronukleáris

A heteronukleáris molekulapályáknál a kötő- és lazító molekulapályák kialakításában a különböző atommagokhoz tartozó atompályák nem egyenlő arányban vesznek részt. Ezért a kovalens kötés és a molekula geometriájától függően, maga a molekula is polárossá válik (35.ábra).

Elektronképlet:
 H : H          : N ::: N :
H - H           / N = N /

Vegyérték: az atom hány elektronja vesz részt a kovalens kötés kialakításában.

 

35. ábra. Az elektronfelhő szimmetrikus (a) és aszimmetrikus (b) eloszlása

 

Datív kötés

Ha a kötést létesítő elektronpár mindkét elektronja ugyanattól az atomtól származik, akkor datív, vagy donor-akceptor kötésről beszélünk.
 

 

Kettőnél-több-atomos molekulák

Kötésszögek: a molekulákban kötést létesítő atomok magjait gondolatban összekötő egyenesek hajlásszögei.

Hibridpályák: az atomi pályafüggvények lineáris kombinációjával ún. hibridpályákhoz jutnak, amelyekkel a molekulák geometriája és a vegyértékek is értelmezhetők. (A hibridpálya matematikai absztrakció!)

A molekulák geometriája

A molekulák geometriáját a hibridizációval összefüggő elektronpárok közötti taszítás határozza meg.

 

 

 

 

Egyes molekulák geometriája

 

Forrás: http://library.thinkquest.org/10429/low/geometry/geobody.htm#vespr

 

 

Gyakorlási lehetőség:

 

http://caesar.elte.hu/kation/vegybank/molekula/index.htm

 

 

 

Molekulák polaritása

A pozitív és negatív töltések molekulán belüli súlypontjának helyzetétől függően megkülönböztetünk poláris (36. ábra) és apoláris molekulákat.

 

 

36. ábra. A dipólusmolekulák orientált elhelyezkedése

Gyakorlási lehetőség:

   http://www2.gasou.edu/chemdept/general/molecule/polar.htm

 

Többszörös kötések

Dicentrikus lokalizált molekulapálya: ha az elektron két atom erőterében tartózkodik. Policentrikus delokalizált molekulapálya: ha a kötő elektronok kettőnél több atom erőterében oszlanak el (37. ábra).

Kötéstávolság

A molekulát alkotó atomok középpontjainak távolsága (38. ábra).

Kovalens rádiusz

Atommagok közötti távolság fele (38.ábra).


 

37. ábra. Lokalizált (a) és delokalizált molekulapálya (b)

 

38. ábra. A kötéstávolság és a kovalens rádiusz meghatározása

 

 

Kötési energia

Az az energia, amely egy adott kötés kialakulásakor felszabadul (13. táblázat).
 

 

13. táblázat. Kötési energiák 25 oC-on (kJ/mol)

H-H
O-O
O-O
N-N
N-N
N-N
C-C
C-C
C-C
F-F
Cl-Cl
Br-Br
I-I
435
146
401
154
418
541
347
606
828
154
242
192
150
H-F
H-Cl
H-Br
H-I
O-H
N-H
C-H
C-N
C-N
C-N
C-O
C-O
S-H
565
431
368
297
464
389
414
305
615
879
355
753
339

 

Intermolekuláris kölcsönhatások (Van der Waals-erők)
 

1. Diszperziós (London-) kötés (indukált dipólus).

2. Dipóluskötés (dipólusmolekulák között).

3. Hidrogénkötés (a dipóluskötés különleges formája). Intra- és intermolekuláris hidrogénkötés.

 

 

Hidrogén-híd kötés

Forrás: http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/chemnot.html

 

Gyakorlási lehetőség:

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/vdw.html