Презентация - Химическая связь


Химическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связьХимическая связь
На весь экран

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Лекция 12 Химическая связь

Слайд 2

П Л А Н 12.1 Химическая связь и ее типы. 12.2 Ковалентная связь. 12. 3 Водородная связь.

Слайд 3

12.1 Химическая связь – результат взаимодействия двух или более атомов, приводящий к образованию устойчивой многоатомной системы.

Слайд 4

Природа сил, действующих в многоатомных системах, электрическая: притяжение разноименно заряженных частиц. Носителями зарядов в веществе являются ядра и электроны.

Слайд 5

По характеру распределения заряженных частиц в веществе различают несколько типов химической связи.

Слайд 6

Тип связи Примеры Энергия связи, к Дж/моль Ковалент - ная Н - Н Н - С l 200 - 800 Ионная Na C l - 40 - 400 Металличес - кая Fe Fe A l A l

Слайд 7

Водородная связь ... Н О ... Н О ... Н Н 4 -40 Ион – дипольное взаимодействие Na (H 2 O) n 4 - 40 Диполь – дипольное взаимодействие SO 2 SO 2 0,4 - 4 Дисперсионные силы Не Не 4 - 40 Силы межмолекулярного взаимодействия

Слайд 8

Энергия связи (Е, к Дж/моль) – это энергия, необходимая для разрыва химической связи в одном моль вещества, находящегося в газообразном состоянии.

Слайд 9

Чем больше энергия связи, тем прочнее химическая связь.

Слайд 10

Энергетический подход к описанию химической связи Образование химической связи энергетически выгодно, так как энергия связанной системы меньше, чем суммарная энергия изолиро-ванных атомов: А В АВ Е (A) Е (B) Е (AB)

Слайд 11

Кривая потенциальной энергии молекулы Н 2 R Энергия, к Дж/моль Область отталкивания Область притяжения 0,074 нм

Слайд 12

0,074 нм – это длина связи в молекуле H 2 . Длина связи – это расстояние между атомами в молекуле.

Слайд 13

12.2 Ковалентная связь (КС) – самый распространенный тип химической связи. В органических соединениях практически все связи являются ковалентными.

Слайд 14

Существует два квантово-механических подхода к описанию КС: метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных орбиталей (МО).

Слайд 15

12.2.1 Основные положения метода ВС. 1. В образовании КС участвуют только валентные электроны. Валентными называются электроны, наиболее удаленные от ядра.

Слайд 16

Валентность атома можно предсказать по числу неспаренных электронов в его стационарном и возбужденных состояниях.

Слайд 17

Валентные возможности атома серы 3s 3p 3 d B II Стационарное состояние атома

Слайд 18

Валентные возможности атома серы 3s 3p 3 d B IV Возбужденное состояние атома-1

Слайд 19

Валентные возможности атома серы 3s 3p 3 d B VI Возбужденное состояние атома-2

Слайд 20

2. Единичную КС образуют 2 электрона с антипараллельными спинами, принадлежащими двум атомам (общая электронная пара).

Слайд 21

Ковалентная связь – это химическая связь, образованная при помощи общих электронных пар, принадлежащих двум или более атомам.

Слайд 22

Механизм образования КС Обмен-ный Донорно-акцептор-ный

Слайд 23

Обменный механизм – обобществление неспаренных электронов взаимодействующих атомов H H H H

Слайд 24

Донорно-акцепторный механизм – атом-донор отдает неподеленную электронную пару на вакантную орбиталь атома-акцептора

Слайд 25

NH 3 H N H H H H

Слайд 26

Кратность связи (n) равна числу общих электронных пар: Н – Н n 1 O O n 2 N N n 3 Увеличе-ние прочнос-ти связи

Слайд 27

3. С точки зрения волновых представлений, образованию общей электронной пары соответствует перекрывание АО взаимодействующих атомов.

Слайд 28

Способы перекрывания АО Осевое Боковое

Слайд 29

Ось молекулы – это условная линия, соединяющая ядра атомов в молекуле

Слайд 30

Способы осевого перекрывания АО s - s s - р х p x - p x

Слайд 31

При осевом перекрывании орбиталей образуется разновидность ковалентной связи, называемая σ - связью .

Слайд 32

Способы бокового перекрывания АО

Слайд 33

При боковом перекрывании орбиталей образуется разновидность ковалентной связи, называемая π - связью

Слайд 34

Чем сильнее перекрываются орбитали, тем прочнее КС. Вот почему σ -связи прочнее π -связей.

Слайд 35

4. Если в молекуле три и более атомов, то орбитали ее центрального атома, как правило, гибридизованы .

Слайд 36

Гибридизация – выравнивание орбиталей атома по форме и энергии в процессе образования КС.

Слайд 37

Гибридная AO

Слайд 38

Гибридизация - энергетически выгодный процесс, обеспечивающий максимальное перекрывание АО.

Слайд 39

Тип гибриди - зации Форма гибридных орбиталей Геометрия молекулы Примеры sp линейная Be Cl 2 sp 2 тригональная BCl 3 sp 3 тетраэдрическая CH 4

Слайд 40

sp 3 d тригонально-бипирами - дальная PCl 5 sp 3 d 2 октаэдрическая SF 6

Слайд 41

5. Ковалентная связь Неполяр-ная Полярная

Слайд 42

Неполярные КС связывают атомы одного химического элемента: Н-Н, О О, N N.

Слайд 43

Полярные КС связывают атомы разных химических элементов: H-Cl, H-O-H, C O .

Слайд 44

Полярность связи обусловлена смещением общей электронной пары в сторону более электроотрицательного атома.

Слайд 45

Полярная молекула – это диполь, характеризующийся величиной дипольного момента ( μ ) .

Слайд 46

μ ℓ q, ℓ – расстояние между центрами тяжести положительного и отрицательного зарядов в молекуле, q – эффективный заряд.

Слайд 47

H - F 2,10 4,10 ОЭО δ δ - - ℓ

Слайд 48

Моле - кула μ, Д Эффективный заряд HF 5,82 0,77 CO 0,11 0,02 HC l 1,08 0,18

Слайд 49

Полярность сложных молекул зависит от их конфигурации и полярности связей. Симметричные молекулы как правило неполярны. CO 2 Диполи связей Суммарный диполь молекулы равен 0

Слайд 50

Ассиметричные молекулы, содержащие полярные связи, являются полярными. Молекула воды полярна. Диполи связей Суммарный диполь молекулы

Слайд 51

12.2.2 Основные положения метода MO . 1. В образовании КС участвуют все электроны в атоме.

Слайд 52

2. Электроны в молекулах занимают молекулярные орбитали (MO) , подобно тому, как в атомах они занимают атомные орбитали (AO) .

Слайд 53

3. МО заполняются электронами в соответствии с принципом минимальной энергии, принципом Паули и правилом Гунда.

Слайд 54

МО есть результат сложения или вычитания волновых функций АО взаимодействующих атомов.

Слайд 55

При сложении АО образуется связывающая МО, энергия которой меньше энергии исходных атомных орбиталей.

Слайд 56

При вычитании АО образуется разрыхляющая МО , энергия которой больше энергии исходных атомных орбиталей.

Слайд 57

s (A) s (B) - s p s св AO MO E

Слайд 58

Кратность связи n N – N ' 2

Слайд 59

N – число электронов на связывающих орбиталях, N ' – число электронов на разрыхляющих орбиталях.

Слайд 60

Молекула не образуется, если n 0

Слайд 61

Метод МО позволяет определить магнитные свойства молекул.

Слайд 62

Парамагнитные молекулы, генерирующие электромагнитное поле, содержат неспаренные электроны на МО.

Слайд 63

Диамагнитные молекулы, не генерирующие собственное электромагнитное поле , не содержат неспаренных электронов на МО.

Слайд 64

Для описания молекул используются энергетические диаграммы.

Слайд 65

Энергетическая диаграмма молекулы H 2 E AO (H) MO (H 2 ) AO (H) 1s 1s s p s c в

Слайд 66

Молекула диамагнитна , так как не содержит неспаренных электронов на МО n 2 - 0 2 1

Слайд 67

Энергетическая диаграмма катиона H 2 (H H ) E AO (H) MO (H 2 ) AO (H ) 1s 1s s p s c в

Слайд 68

Катион парамагнитен , так как содержит неспаренный электрон на МО n 1 - 0 2 1 /2

Слайд 69

Энергетическая диаграмма аниона H 2 - (H H - ) E AO (H) MO (H 2 ) AO (H - ) 1s 1s s p s c в

Слайд 70

Анион парамагнитен , так как содержит неспаренный электрон на МО n 2 - 1 2 1 /2

Слайд 71

р x р р x св P x (A) P x (B) - E В образовании молекул, состоящих из атомов 2-го периода, участвуют МО, полученные путем сложения и вычитания атомных орбиталей р-подуровней.

Слайд 72

π р y р π р y св P y (A) P y (B) - E

Слайд 73

π р z р π р z св P z (A) P z (B) - E

Слайд 74

Энергетическая диаграмма молекулы N 2 E AO (N) MO (N 2 ) AO (N) p x px p px c в p x p y p y p z p z π р y р π р z р π р y св π р z св

Слайд 75

Молекула диамагнитна , так как не содержит неспаренных электронов на МО n 6 - 0 2 3

Слайд 76

12.3 Водородная связь - это особый вид меж- и внутримолекулярного взаимодействия, который описывается схемой: R 1 A - H ...... В R 2 , где А и В – сильно электроотрицательные атомы: F , О, N , реже С l и S.

Слайд 77

Механизм образования водородной связи состоит в том, что поляризованный атом водорода внедряется в электронную оболочку соседнего, ковалентно с ним не связанного, атома.

Слайд 78

Ввиду низкой прочности водородной связи, ее обозначают пунктиром или многоточием .

Слайд 79

Межмолекулярная водородная связь приводит к ассоциации молекул и существенно влияет на физические свойства веществ: t кип , t пл , растворимость и др.

Слайд 80

Например, температура кипения родственных соединений растет с увеличением их молярной массы. Однако эта зависимость может нарушаться. Соединения с водородной связью имеют аномально высокие температуры кипения .

Слайд 81

M Зависимость температуры ки - пения водородных соединений от их молярной массы.

Слайд 82

ПРИМЕРЫ СОЕДИНЕНИЙ С МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЙ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ 1) Вода Во льду молекула Н 2 О образует четыре водородные связи, что формирует его трехмерную ажурную структуру.

Слайд 83

O H H H H O H O O H H H Ажурная структура льда

Слайд 84

При плавлении льда часть водородных связей разрывается (при 20 о С их сохраняется 46%) и молекулы воды заполняют пустоты в структуре льда. С этим связана аномалия плотности воды.

Слайд 85

Плотность льда меньше плотности жидкой воды(0,92 и 1,0 г/мл). Вследствие этого в зимнее время лед закрывает поверхность водоемов и, выполняя роль теплоизолятора, сохраняет в них жизнь.

Слайд 86

Ассоциацию молекул воды в жидкой фазе можно представить схемой: ... Н О ... Н О ... Н О ... Н Н Н

Слайд 87

Жидкая вода содержит как ассоциаты (кластеры), так и молекулы, не связанные водородными связями. Кластеры называют мерцающими, т.к. среднее время их жизни составляет 10 -10 с.

Слайд 88

Слайд 89

2) Фтороводородная кислота ..... Н F ..... Н F ..... Н F ..... 3) Спирты ( R OH) ..... Н О ..... Н О ..... Н О ..... R R R

Слайд 90

Значение внутримолекулярных водородных связей заключается в том, что они участвуют в формировании пространственных структур биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов).

Слайд 91

Слайд 92

Вторичная структура белков

Слайд 93

Благодарим за внимание!!!