Kemiske bindinger, molekylstruktur og orbitalteori

S. 79-102

Hvad er en dipol?

Et molekyle med en permanent ulige ladningsfordeling, så det har en delvist positiv ende (δ+) og en delvist negativ ende (δ−).

Hvad betyder δ+ og δ−?

δ+ angiver en delvis positiv ladning, mens δ− angiver en delvis negativ ladning.

Hvornår er en kovalent binding polær?

Når de to bundne atomer har forskellig elektronegativitet, så bindingselektronerne deles ulige.

Hvilken vej peger en bindings dipolmoment?

Mod det mest elektronegative atom.

Hvorfor er CO₂ upolært, selvom C=O-bindingerne er polære?

CO₂ er lineært og symmetrisk, så de to bindingsdipoler er lige store og peger i modsatte retninger og ophæver derfor hinanden.

Hvorfor er SO₂ polært?

SO₂ er vinklet, så bindingsdipolerne ikke ophæver hinanden, hvilket giver et samlet dipolmoment.

Hvad afgør, om et molekyle samlet set er polært?

Både polariteten af de enkelte bindinger og molekylets tredimensionelle geometri.

Hvad beskriver VSEPR-teorien?

VSEPR-teorien forudsiger molekylers geometri ud fra frastødning mellem elektronområder omkring et centralt atom.

Hvad står VSEPR for?

Valence Shell Electron Pair Repulsion.

Hvad er grundideen i VSEPR-teorien?

Elektronområder omkring centralatomet placerer sig så langt fra hinanden som muligt for at minimere frastødning.

Tæller en enkelt-, dobbelt- og tripelbinding som forskellige antal elektronområder i VSEPR?

Nej. En enkelt-, dobbelt- eller tripelbinding tæller hver som ét elektronområde.

Hvordan påvirker frie elektronpar molekylgeometrien?

Frie elektronpar frastøder andre elektronområder kraftigt og kan derfor ændre bindingsvinkler og molekylets form.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 2?

Lineær med en ideel bindingsvinkel på 180°.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 3 uden frie elektronpar?

Trigonal plan med ideelle bindingsvinkler på 120°.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 4 uden frie elektronpar?

Tetraedrisk med ideelle bindingsvinkler på ca. 109,5°.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 5 uden frie elektronpar?

Trigonal bipyramidal.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 6 uden frie elektronpar?

Oktaedrisk.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 3 med ét frit elektronpar?

Vinklet/bent.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 4 med ét frit elektronpar?

Trigonal pyramidal, som fx NH₃.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 4 med to frie elektronpar?

Vinklet/bent, som fx H₂O.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 5 med ét frit elektronpar?

Seesaw.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 5 med to frie elektronpar?

T-formet.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 5 med tre frie elektronpar?

Lineær.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 6 med ét frit elektronpar?

Square pyramidal.

Hvad er geometrien ved sterisk tal 6 med to frie elektronpar?

Square planar.

Hvad er det steriske tal?

Det samlede antal bundne atomer og frie elektronpar omkring centralatomet.

Hvordan beregnes det steriske tal?

Antal sigma-bindinger til centralatomet + antal frie elektronpar på centralatomet.

Hvad er en Lewis-struktur?

En todimensionel repræsentation af valenselektroner, bindinger og frie elektronpar i et molekyle eller en ion.

Hvad repræsenterer en streg i en Lewis-struktur?

Et delt elektronpar, altså en kovalent binding.

Hvad repræsenterer prikker i en Lewis-struktur?

Valenselektroner, typisk frie elektronpar.

Hvad siger oktetreglen?

At mange hovedgruppeatomer har tendens til at opnå otte elektroner i deres valensskal.

Hvor mange elektroner ønsker hydrogen normalt omkring sig?

2 elektroner, fordi hydrogen følger duetreglen.

Hvordan finder man det samlede antal valenselektroner i en Lewis-struktur?

Man lægger valenselektronerne fra alle atomer sammen og korrigerer for molekylets eller ionens ladning.

Hvad gør man med elektrontallet ved en negativ ion?

Man tilføjer én elektron for hver negativ ladning.

Hvad gør man med elektrontallet ved en positiv ion?

Man trækker én elektron fra for hver positiv ladning.

Hvilket atom placeres normalt i centrum af en Lewis-struktur?

Det mindst elektronegative atom, bortset fra hydrogen, som normalt aldrig er centralatom.

Hvad er en udvidet oktet?

Når et atom har mere end otte elektroner omkring sig i Lewis-strukturen.

Hvilke grundstoffer kan typisk have en udvidet oktet?

Grundstoffer fra periode 3 og længere nede i det periodiske system kan ofte beskrives med udvidede oktetter i Lewis-strukturer.

Kan grundstoffer i periode 2 have en udvidet oktet?

Nej. Grundstoffer som C, N, O og F kan højst have otte elektroner i valensskallen i Lewis-strukturer.

Hvad er formel ladning?

En bogføringsmæssig ladning, der bruges til at vurdere fordelingen af elektroner i en Lewis-struktur.

Hvordan beregnes formel ladning?

Formel ladning = valenselektroner − frie elektroner − halvdelen af elektronerne i bindinger.

Hvilken Lewis-struktur foretrækkes normalt ud fra formelle ladninger?

Den struktur hvor størrelsen og adskillelsen af formelle ladninger er mindst mulig.

Hvor bør en negativ formel ladning helst befinde sig?

På det mest elektronegative atom, hvis flere Lewis-strukturer ellers er mulige.

Hvad er resonansstrukturer?

Flere gyldige Lewis-strukturer med samme placering af atomerne, men forskellig placering af elektroner og multiple bindinger.

Hvad betyder resonans i virkeligheden?

Den virkelige elektronfordeling er en resonanshybrid og ikke én enkelt af de tegnede resonansstrukturer.

Hvad er en sigma-binding (σ-binding)?

En kovalent binding dannet ved direkte overlap af orbitaler langs aksen mellem de to atomkerner.

Hvad er en pi-binding (π-binding)?

En binding dannet ved sidelæns overlap mellem parallelle p-orbitaler.

Hvor mange σ- og π-bindinger er der i en enkeltbinding?

1 σ-binding og 0 π-bindinger.

Hvor mange σ- og π-bindinger er der i en dobbeltbinding?

1 σ-binding og 1 π-binding.

Hvor mange σ- og π-bindinger er der i en tripelbinding?

1 σ-binding og 2 π-bindinger.

Hvorfor er en σ-binding generelt stærkere end en π-binding?

Orbitalerne overlapper mere direkte og effektivt i en σ-binding.

Hvad er hybridisering?

Blanding af atomorbitaler på samme atom til nye hybridorbitaler, der kan forklare molekylets bindinger og geometri.

Hvilken hybridisering svarer typisk til sterisk tal 2?

sp.

Hvilken geometri forbindes med sp-hybridisering?

Lineær.

Hvilken hybridisering svarer typisk til sterisk tal 3?

sp².

Hvilken geometri forbindes med sp²-hybridisering?

Trigonal plan.

Hvilken hybridisering svarer typisk til sterisk tal 4?

sp³.

Hvilken geometri forbindes med sp³-hybridisering?

Tetraedrisk elektrongeometri.

Hvordan dannes en π-binding ved en dobbeltbinding mellem sp²-hybridiserede atomer?

De uhybridiserede p-orbitaler på de to atomer overlapper sidelæns.

Hvad beskriver Molecular Orbital Theory (MO-teori)?

En teori hvor atomorbitaler kombineres til molekylorbitaler, som kan være fordelt over hele molekylet.

Hvad er en bindende molekylorbital?

En molekylorbital med lavere energi end de atomorbitaler, den dannes fra, og som stabiliserer bindingen.

Hvad er en antibindende molekylorbital?

En molekylorbital med højere energi, som modvirker bindingen, og som markeres med en stjerne, fx σ* eller π*.

Hvad sker der, når to atomorbitaler kombineres i MO-teori?

Der dannes normalt én bindende og én antibindende molekylorbital.

Hvordan fyldes elektroner i molekylorbitaler?

Efter Aufbau-princippet, Pauli-princippet og Hunds regel.

Hvorfor er O₂ paramagnetisk ifølge MO-teori?

Fordi O₂ har to uparrede elektroner i antibindende π*-molekylorbitaler.

Hvad betyder paramagnetisk?

At et stof har uparrede elektroner og derfor tiltrækkes af et magnetfelt.

Hvad betyder diamagnetisk?

At alle elektroner er parrede, så stoffet ikke har den paramagnetiske tiltrækning fra uparrede elektroner.

Hvad er Crystal Field Theory?

En model til at beskrive energifordelingen af d-orbitalerne i overgangsmetal-komplekser.

Hvad kan Crystal Field Theory blandt andet bruges til?

At forklare og forudsige visse magnetiske og optiske egenskaber hos overgangsmetal-komplekser.

Hvordan behandles ligander i den simple Crystal Field Theory?

Som negative punktladninger eller elektrontætte områder omkring den centrale metalion.

Hvad er en ligand?

Et atom, ion eller molekyle, der donerer et elektronpar til et centralt metalatom eller en metalion.

Hvorfor spaltes d-orbitalernes energiniveauer i et kompleks?

Fordi d-orbitalerne har forskellige orienteringer i forhold til liganderne og derfor oplever forskellig elektrostatisk frastødning.

Hvad er forskellen på Lewis/VSEPR og Molecular Orbital Theory?

Lewis- og VSEPR-modeller beskriver især bindinger, elektronpar og molekylgeometri, mens MO-teori beskriver elektroner i molekylorbitaler, der kan strække sig over hele molekylet.