MO č. 17 - Chemické vazby

vznik vazby , vazebná energie, typy vazeb, slabší vazebné interakce, vazby v přirodních sloučeninách

Co je to chemická vazba?

specifický typ silové interakce, která k sobě navzájem poutá atomy prvků v molekule prostřednictvím valenčních elektronů

chemická vazba - k čemu dochází a za jakým účelem?

uvolňování a snižování energie
=> soustava se stává stabilnější

elektronová teorie chemické vazby

Každý atom v molekule se snaží dosáhnout elektronové konfigurace vzácného plynu.

elektronová teorie chemické vazby - jak? (2)

1) předáním jednoho nebo více elektronů jinému atomu => iontová vazba
2) společným sdílením jednoho nebo více elektronů s jiným atomem => kovalentní vazba

vlnově mechanický výklad chemické vazby

Chemická vazba vzniká při přiblížení atomů na vzdálenost interakce - moment působení

vlnově mechanický výklad chemické vazby - podmínky (2)

1) neúplný průnik atomových orbital a následné spojení
2) uvolnění energie

vlastnosti vazby (3)

1) vazebné energie
2) disociační energie
3) délka chemické vazby

Co je to vazebná energie?

energie, která se uvolňuje při vzniku jedné chemické vazby

Jaká jednotka se používá pro vazebnou energii?

kJ/mol

Co je to disociační energie?

energie potřebná pro rozštěpení jedné vazby

Jaký je vztah mezi vezbnou energií a disociační energií?

stejná hodnota, ale opačné znaménko

Co je to délka chemické vazby?

průměrná vzdálenost jader vázaných atomů

Jaký je vztah mezi délkou chemické vazby a násobností vazby?

s násobností vazby klesá její délka

Jaká jednotka se používá pro délku chemické vazby?

pm

Co je to elektronegativita?

schopnost atomu prvku přitahovat k sobě valenční elektrony atomů jiných prvků

Jak se elektronegativita pohybuje v periodické tabulce?

stoupá diagonálně zleva do prava

druhy vazeb (2)

1) kovalentní vazba
2) koordinačně-kovalentní vazba

Co je to kovalentní vazba?

spojení nepárových elektronů

Čím je určena kovalentní vazba?

rozdílem elektronegativit vázaných atomů

kovalentní vazba - dělení podle počtu vazbených elektronových párů (3)

1) jednoduchá vazba - vazba σ (sigma) - nejdelší => nejnižší energie
2) dvojná vazba - vazba σ π (sigma pí)
3) trojná vazba - vazba σ π π (sigma pí pí) - nejkratší => největší energie

kovalentní vazba - dělení podle prostorového uspořádání (2)

1) vazba σ (sigma)
2) vazba π (pí)

vazba σ (sigma) - největší elektronová hustota kde?

na spojnici jader

vazba π (pí) - největší elektronová hustota kde?

nad a pod spojnicí jader

kovalentní vazba - dělení podle polarity (3)

1) nepolární vazba
2) polární vazba
3) iontová vazba

Jak funguje nepolární vazba?

vazebné elektrony rovnoměrně rozdělené

Jaký je rozdíl elektronegativit u nepolární vazby?

X < 0,4

nepolární vazba - vlastnosti (3)

1) nízký bod varu a tání
2) nízká vodivost
3) nerozpustné ve vodě - rozpustné v nepolárních sloučeninách

nepolární vazba - příklad

CH4 (= methan)

Jak probíhá funguje polární vazba?

jeden z vázaných atomů má větší elektronegativitu => přitahuje k sobě silněji vazbený elektronový pár

Co vziká při polární vazbě?

parciální náboj

Jaký je rozdíl elektronegativit u polární vazby?

0,4 < X < 1,7

Co je to parciální náboj - dipól?

dvojice vázaných nábojů s opačným znaménkem

polární vazba - co je to atom δ- (delta mínus)?

atom s vyšší elektronegativitou

polární vazba - co je to atom δ+ (delta plus)?

atom s nižší elektronegativitou

Co to znamená, není-li celkový dipólový moment molekuly roven nule?

sloučenina je polární (=> indukční + mezomerní efekt)

Co to znamená, jestliže je sloučenina polární?

je rozpustná ve vodě a polárních rozpouštědlech

polární vazba - příklad (2)

1) HCl (= kyselina chlorovodíková)
2) H2O (= voda)

Jak funguje iontová vazba?

kompletní odtržení vazebného elektronu od atomu s nižší elektronegativitou

Co vzniká při iontové vazbě?

ionty

Jaký je rozdíl elektronegativit u iontové vazby?

X > 1,7

Co to jsou ionty?

elektricky nabité částice

druhy iontů (2)

1) kation
2) anion

kation

atom s nižší elektronegativitou
-> odevzdává elektron

anion

atom s vyšší elektronegativitou
-> přijímá elektron

Co způsobuje přítomnost iontů? (2)

1) zvýšení teploty varu a tání
2) zvýšení elektrické vodivosti

iontová vazba - vlastnosti (2)

1) rozpustné ve vodě
2) tvoří krystaly

iontová vazba - příklad

NaCl (= chlorid sodný = sůl)

Jak se jinak říká koordinačně-kovalentní vazbě?

donor - akceptorová vazba

Jak funguje koordinačně-kovalentní vazba?

donor daruje celý elektronový pár akceptoru s volným orbitalem

Co vzniká při koordinačně-kovalentní vazbě?

komplexní sloučenina

koordinačně - kovalentní vazba - co je často centrálním atomem?

kationty přechodných kovů

Co je to ligand?

donor jednoho nebo více elektronových párů

koordinačně - kovalentní vazba - příklad (2)

1) NH4+ (= amonný kation)
2) H3O+ (= hydronium)

Jak funguje kovová vazba?

kationty jsou uspořádány do uzlových bodů krystalové mřížky, kolem nich elektronový plyn

Z čeho se skládá elektronový plyn?

delokalizované elektrony

Pro jaké prvky je charakteristická kovová vazba?

kovy

kovové vazby - účinky (4)

1) elektrická a tepelná vodivost
2) lesk
3) neprůhlednost
4) kujnost kovů

Co jsou to delokalizované elektrony?

elektrony, které nelze přiřadit jednomu atomu, iontu nebo kovu - nemají své pevné místo

Kde se pravděpodobně nachází delokalizované elektrony?

rozloženy po celé délce vazby

delokalizované elektrony - kde nejčastěji? (3)

1) kovy
2) aromatické sloučeniny
3) alotropní modifikace uhlíku - grafit

Co to jsou slabé vazebné interakce?

mezimolekulární interakce

slabé vazebné interakce - druhy (2)

1) vodíkové můstky
2) Van der Waalsovy síly

Mezi čím vznikají vodíkové můstky?

-> mezi atomem H a atomem prvku s vysokou elektronegativitou s alepoň jedním volným elektronovým párem (F, O, N)

Co mohou ovlivňovat vodíkové můstky, jsou-li dostatečně silné?

fyzikální vlastnosti
-> vyšší teplota varu a tání

Kde se vyskytují vodíkové můstky?

v přírodních sloučeninách
-> H2O, DNA, CH3COOH

vodíkové můstky - síla?

10x - 15x slabší než kovalentní vazba

Mezi čím vznikají Van der Waalsovy síly?

mezi libovolnými molekulami v závislosti na jejich přiblížení

V závislosti na čem vznikají Van der Waalsovy síly?

na přiblížení molekul

Van der Waalsovy síly - druhy (3)

1) coulombické síly
2) indukční síly
3) disperzní síly

Co to jsou coulombické síly?

elektrostatické síly

Kde působí coulombické síly?

mezi molekulami s trvalými elektrickými dipóly

Jak vznikají indukční síly?

působením permanentního dipólu na molekulu
=> polární molekula zpolarizuje nepolární molekulu

Jak fungují disperzní síly?

molekula se díky oscilaci elektronového obalu stává dipólem

Co je to oscilace?

kmitání

disperzní síly - K čemu dochází při přiblížení dvou dipólů?

synchronizace

vazby v živých organismech (5)

1) makroergická vazba
2) esterová vazba
3) O - glykosidová vazba
4) N - glykosidová vazba
5) peptidová vazba

Čím je charakteristická makroergická vazba?

velká negativní změna volné energie při hydrolýze

makroergická vazba - příklady (3)

1) ATP
2) ADP
3) acetyl-CoA

Co vznikne přurušením makroergické vazby?

2O kJ/mol

Co figuruje v esterové vazbě?

OH skupina karboxylové kyseliny + OH skupina alkoholu

Kde se například nachází esterová vazba?

tuky

Jak funguje fosfodiesterová vazba?

dvě hydroxylové skupiny tvoří esterovou vazbu s fosfátovou skupinou na fosfátu

Kde se například nachází fosfodiesterová vazba?

nukleové kyseliny

Co figuruje a co vzniká v O - glykosidové vazbě? (2)

1) sacharid + alkohol => glykosid
2) sacharid + sacharid => oligosacharidy, polysacharidy

Co figuruje a co vzniká v N - glykosidové vazbě?

monosacharid + amin/amid => nukleosid

Kde se nachází peptidová vazba? (3)

1) v peptidech
2) polypeptidech
3) proteinech

Jak vzniká peptidová vazba?

kondenzace aminokyselin za uvolnění vody

Co je to hybridizace?

energetické sjednocení atomových orbitalů, které poskytují elektrony do vazby

Jaké vazby se do hybridizace nezahrnují?

vazby π (vazby pí)

Jaké vazby se zahrnují do hybridizace?

vazby σ (vazby sigma) + jednoduché vazby

hybridizace - postup (3)

1) elektronová konfigurace
2) excitace
3) určení hybridizace

Co je to excitace?

fyzikální proces, při kterém dochází ke zvýšení energetického stavu atomu na vyšší energetickou hladinu

Jaký je výsledek excitace?

atom se stává vícevazným

Jaké jsou druhy štěpení vazeb? (2)

1) heterolýza
2) homolýza

Co je to heterolýza?

štěpení vazeb neutrální molekuly za vzniku dvou iontů

K čemu dochází při heterolýze?

vazebné elektrony se přesunou k fragmentu s vyšší elektronegativitou

Co je to homolýza?

štěpení vazeb neutrální molekuly za vzniku dvou radikálů

Co je to radikál?

částice s nespárovaným elektronem

K čemu dochází při homolýze?

vazebné elektrony se rozdělí mezi fragmenty

Co říká VSEPR o pevných látkách?

pevné látky jsou schopné tvořit krystaly