Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz
1. Kémiai kötések
Pécsi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kar 2010-2011.
1
A vegyületekben az atomokat kémiai kötésnek nevezett erők tartják össze. Az elektronok kulcsszerepet játszanak a kémiai kötésekben.
Elsődleges (intramolekuláris, molekulán belüli) kötőerők: ionos kötés kovalens kötés fémes kötés
2
Ionos kötés: elektronátadás, ionpárok képzése
..
..
. . + Na + :Cl → Na + :Cl : .. .. 3s1
3s2 3p5
3s0 2s2 2p6 Ne
3s2 3p6
Ar
Na + Cl → Na+ + Clionok: semleges atomok kation + anion = ionpár 3
Ionos kötés A kationokat és az anionokat elektrosztatikus vonzóerők tartják össze. K2S: kálium:
kén:
K [Ar]4s1 S + 2 e[Ne]3s23p4
K+ + e[Ar]
kálium-ion
S2szulfid-ion [Ne]3s23p6 = [Ar]
Tapasztalati képlet: megadja a legkisebb, ionokat tartalmazó egységet, ami elektromosan semleges. (NaCl, K2S). 4
Az ionos vegyületek tulajdnságai A kationokat és az anionokat elektrosztatikus vonzóerők tartják össze.
Szilárd fázisban: ionkristály Szilárd fázisban: szigetelő Magas olvadáspont Magas forráspont Jó vízoldhatóság Olvadékban: jó elektromos vezető
5
Kovalens kötés: elektronok közösbe adása (megosztása), molekulák kialakítása
H. + 1s1
..
:Cl . .. 3s2 3p5
→
..
H : Cl :
közös elektronpár
..
1s2
3s2 3p6
He
Ar
H + Cl → HCl
H – Cl
semleges atomok semleges molekula Molekula: az atomok egy meghatározott csoportja, melyeket kovalens kötés tart össze.
HCl
H2O
6
Hány kötést alakítanak ki az atomok? 1-8. Főcsoport: A kötések száma = a főcsoport száma Az I és II főcsoport elemei ionos kötést, a III és IV főcsoport elemei többnyire kovalens kötést (molekulákat) alakítanak ki. 5-7. Főcsoport: A kötések száma = a főcsoport száma vagy 8 – a főcsoport száma A 6. és 7. főcsoport elemei ionos vagy kovalens kötéseket hoznak létre, míg az 5. főcsoport elemei inkább csak kovalens kötést alakítanak ki. Ez csak egy nagyon általános szabály, rengeteg a kivétel!
7
Honnan tudjuk, hogy egy kémiai kötés ionos vagy kovalens?
Elektronegativitás (EN): Az atomnak a kovalens kötésben megosztott elektronpárra gyakorolt vonzó hatása. Elem
Elektronegativitás
Na
0.9
Cl
3.0
H
2.1
S
2.5
∆EN > 2.1 ionos kötés ∆EN < 2.1 kovalens kötés 8
Tipikus ionos vegyületek:
Tipikus molekulák:
NaCl
konyhasó
H2O
víz
MgCl2
keserűsó
HCl
sósav
CaF2
kalcium-fluorid
H2SO4
kénsav
KI
kálium-jodid
NH3
ammónia
Na2S
nátrium-szulfid
S8
kén
CaO
kalcium-oxid
C10H8
naftalin
C6H12O6
glükóz
9
A kovalens molekulákban: Apoláris vagy poláris kovalens kötés
H―H
Cl ― Cl
∆EN < 0.6 apoláris
δ+ δH ― Cl
δS δ+H H δ+
∆EN > 0.6 poláris
10
Egy apoláris kovalens kötés
részleges negatív töltés részleges pozitív töltés
Egy poláris kovalens kötés
A kötő elektronpárt a Cl jobban vonzza, mint a H. 11
A kötések polaritása
∆EN > 2.1
Ionos (teljes töltések)
ionok
∆EN < 2.1
Poláris kovalens (részleges töltések)
∆EN < 0.6
Apoláris kovalens (szimmetrikus elektroneloszlás)
molekulák
12
Molekulák A kovalens kötés jellemzése: Kötéshossz: a kovalens kötésben résztvevő atomok atommagjai közötti távolság. Kötéserősség vagy kötési energia: az az energia, amely a kötés felszakításához, az atomok szétválasztásához szükséges. Kötésrend: a két atom között megosztott elektronpárok száma.
Kötéshossz: Kötéserősség:
13
Tapasztalati képlet CH: ez a molekula nem létezik. CnHn : ezekben a molekulákban a szén és a hidrogén atomok aránya 1:1. Molekulaképlet vagy összegképlet C2H2: ebben a molekulában 2 szén- és 2 hidrogénatom van. C6H6: ebben a molekulában 6 szén- és 6 hidrogénatom van. H
Szerkezeti képlet H
H
C
C
acetilén
H H
H
C C
C
C
C C H
H
benzol
14
A molekulatömeg (vagy moláris tömeg) A molekulatömeg egy mól molekula tömege. A molekulát vagy ionpárt alkotó atomok atomtömegeinek összegeként számolható. Jele: M, mértékegysége: g/mol Számoljuk ki a foszforsav molekulatömegét: Képlet: H3PO4
O P HO HO
OH
A molekulában található atomok:
atomtömeg
tömeg (g)
3 hidrogén
1,01 g/mol
3,03
1 foszfor
30,97 g/mol
30,97
4 oxigén
15,99 g/mol
63,96
összeg:
M H3PO4 = 97,96 g/mol 15
Az ionos vegyületek moláris tömege Számoljuk ki az alumínium-szulfid moláris tömegét: Képlet: Al2S3 Ez egy ionos vegyület, mely 2 mol Al3+ ionból és 3 mol S2- ionból áll.
atomtömeg
tömeg (g)
2 alumínium
26,98 g/mol
53,96
3 kén
32,07 g/mol
96,21
összeg:
M Al2S3 = 150,17 g/mol
16
Fémes kötés Pozitív fémionok (atomtörzsek) helyezkednek el fémrács rácspontjaiban. A fémionok között közös elektronfelhő található. A delokalizált, mozgó vegyértékelektronok tengere
Kationok a rácspontokban
17
Összefoglalás Elsődleges (intramolekuláris) kémiai kötések: Ionos kötés: - elektrosztatikus kölcsönhatások az ionok között - ionrács
Kovalens kötés: közös elektronpár(ok) a molekulában - molekularács vagy atomrács Fémes kötés: - közös elektronfelhő a fématomtörzsek körül - fémrács
18
