De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Hoofdstuk I: structuur en binding HOOFDSTUK I: STRUCTUUR EN BINDING Mc Murry: pagina 1-28 pagina 34-43.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Hoofdstuk I: structuur en binding HOOFDSTUK I: STRUCTUUR EN BINDING Mc Murry: pagina 1-28 pagina 34-43."— Transcript van de presentatie:

1 Hoofdstuk I: structuur en binding HOOFDSTUK I: STRUCTUUR EN BINDING Mc Murry: pagina 1-28 pagina 34-43

2 Hoofdstuk I: structuur en binding I.1 Inleiding Waarom : Elk levend wezen bestaat uit organische verbindingen: o Haar, huid, spieren: proteïnen o Genetisch materiaal: DNA o Geneesmiddelen: (aspirine) o Kleding: synthetische vezels (nylon) o Voeding: vitaminen, kleurstoffen Wat: Chemie van koolstof en zijn verbindingen C: tweede periode, vierde groep zes elektronen, vier valentie-elektronen

3 Hoofdstuk I: structuur en binding Het Periodiek Systeem van de Elementen Periode Groep

4 Hoofdstuk I: structuur en binding I.2 Atoomstructuur: orbitalen en elektronenconfiguratie (Mc Murry: p 7-9) Beweging van elektronen rond de kern : gedefineerd door golffuncties of orbitalen: ruimte waar een elektron 90-95% van zijn tijd doorbrengt Vier verschillende types : s, p, d en f s orbitaalp orbitaal s p x p y p z knoopvlak

5 Hoofdstuk I: structuur en binding Knoopvlak: daar waar de golffunctie van teken verandert en de elektronendensiteit nul is Elektronen: ondergebracht in schillen, aantal knoopvlakken neemt toe met toenemende schil Verschillende schillen hebben verschillende type en aantal orbitalen f orbitalend orbitalen knoopvlak 1s 2s 3s

6 Hoofdstuk I: structuur en binding De energie en de aard van de orbitalen in het atoom beschikbaar voor de elektronen: 5f 4f Beschrijving van een elektronenconfiguratie: = beschrijving van de orbitalen die door de elektronen ingenomen worden 3 regels

7 Hoofdstuk I: structuur en binding (1) Aufbau-regel : eerst bezetting van de orbitalen met de laagste energie-inhoud, !!! 3p < 4s < 3d (2) Exclusieprincipe van Pauli: per orbitaal: maximaal twee elektronen, met tegenovergestelde spin (3) Regel van Hund: in geval van verschillende orbitalen met dezelfde energie (bv. de drie p-orbitalen) eerst in elk van die orbitalen één elektron tot alle orbitalen halfvol, de elektronen in de halfgevulde orbitalen hebben gelijke spinoriëntatie

8 Hoofdstuk I: structuur en binding Element Atoomgetalverdeling van de elektronen over de orbitalen Z1s 2s 2p x 2p y 2p z 3s Waterstof H11 HeliumHe22 Lithium Li321 Beryllium Be422 Boor B5221 Koolstof C62211 Stikstof N Zuurstof O Fluor F Neon Ne NatriumNa MagnesiumMg Het verdelen van elektronen over gedegenereerde orbitalen gebeurt zo dat steeds een maximum aantal ongepaarde elektronen aanwezig is met parallelle spin. (Regel van Hund) Grondtoestand elektronenconfiguratie van enkele elementen

9 Hoofdstuk I: structuur en binding Valentie-elektronen van de eerste 18 elementen

10 Hoofdstuk I: structuur en binding ionaire binding covalente binding

11 Hoofdstuk I: structuur en binding CH 4 {(8 + 4x2) – (4 + 4x1)}/2 = 8/2 = 4 FCN{(3x8) – ( )}/2 = 8/2 = 4 H 2 O 2 {(2x8 + 2x2) – (2x6 + 2x1)} = 6/2 = 3 H 3 O + {(8 + 3x2) – (6 + 3x1 – 1)}/2 = 6/2 = 3 aantal gedeelde elparen = aantal covalente bindingen = (aantal el voor edelgasconfiguratie) - (aantal valentie el - effectieve ladingen) 2 Kekulé - Lewisstructuren: Mc Murry (p 34-43)

12 Hoofdstuk I: structuur en binding formele lading = {(aantal valentie el) – (aantal covalente bind) – (aantal vrije el)} OF: splits gebonden e paren en vgl met aantal valentie el Resonantiestructuren of kanonieken: verschillen alleen in de plaats van de  en niet-bindende elektronen, de kernen bezitten dezelfde posities !

13 Hoofdstuk I: structuur en binding Kekulé - Lewisstructuren: voorbeelden Geladen moleculen

14 Hoofdstuk I: structuur en binding Niet-geladen moleculen relatieve elektronegativiteit: F > O > N > C

15 Hoofdstuk I: structuur en binding Aantal regels voor het tekenen van resonantiestructuren (1) Enkel verplaatsing van elektronen, kernen van atomen blijven op dezelfde plaats (2) Een tweede periode-element (C, N, O) kan maximaal 8 valentie-elektronen bezitten, derde periode-elementen kunnen wel tot 12 elektronen in de valentieschaal opnemen (cfr. D-orbitalen) Tip: teken steeds de vrije el paren (3) Rekening houden met elektronegativiteit der atomen in geval van geladen structuren relatieve elektronegativiteit: F > O > N > C

16 Hoofdstuk I: structuur en binding Bijdrage van kanonieken tot de reële structuur (1)Geladen resonantiestructuren minder gunstig dan niet-geladen (2) Voorkeur aan kanonieken waar alle tweede periode-elementen octetconfiguratie bezitten (3)Voorkeur aan structuur waarin negatieve lading op meest elektronegatieve atoom (Opmerking: geen ongeladen structuur mogelijk voor CH 2 N 2 ) Mierenzuur (linkse kanoniek grootste bijdrage)

17 Hoofdstuk I: structuur en binding Betekenis van pijlen in organische chemie Gebogen pijlen : geven beweging aan van el paren in resonantiestructuren en in reacties vertrekken bij initiële positie van elektronen en eindigen in finale positie Vishaak : geeft beweging aan van enkel elektron Opmerking : Bij beweging van een elektronenpaar in polaire covalente binding, gebeurt dit steeds naar het meer elektronegatieve atoom Rechte pijl: reactie Dubbele vishaak: evenwicht Resonantiepijl

18 Hoofdstuk I: structuur en binding H 2 -molecule: moleculaire orbitalen energy Molecuulorbitalen worden gevormd door combinatie van atoomorbitalen. Het aantal gevormde MO’s is gelijk aan het aantal gecombineerde AO’s. MO’s met energie gelijk aan de originele AO’s = niet bindende orbitalen.

19 Hoofdstuk I: structuur en binding Orbitalen: algemeen  -molecuulorbitaal: de  -binding  -molecuulorbitaal: de  -binding s s p s   p z  Overlap van twee orbitalen volgens de richting van de bindingsas Symmetrische verdeling van Elektrondensiteit rond de binding Zijdelingse overlap van twee p-orbitalen volgens een richting haaks op de bindingsas Elektrondensiteit boven en onder de bindings- as, nul ter hoogte van de binding zelf Kleinere mate van overlap dan bij  -binding   -binding zwakker

20 Hoofdstuk I: structuur en binding I.5 Hybridisatie: de structuur van methaan (Mc Murry: p 11-12) Energie Elektronenconfiguratie van koolstof 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 Twee verschillende types C –H ??? Vier equivalente C—H bindingen, gericht naar de hoekpunten van een regelmatige tetraeder theorie experiment ? CH 4

21 Hoofdstuk I: structuur en binding De oplossing van Linus Pauling: 1 s en 3 p-orbitalen combineren of hybridizeren tot 4 gelijkwaardige sp 3 hybrideorbitalen Energie Orbitalen zijn zo georiënteerd dat ze gericht zijn naar de hoekpunten van een tetraëder: valentiehoek = 109,5°

22 Hoofdstuk I: structuur en binding De structuur van methaan: Overlap van 4 sp 3 hybrideorbitalen van C met 4 1s orbitalen van H Vorming van 4 identieke C-H bindingen, lengte: 110 pm, sterkte: 438 kJ/mol Reden voor hybridisatie: spsp 3 1 lobe groter betere overlap sterkere binding CH 4 109,5°

23 Hoofdstuk I: structuur en binding I.6 De structuur van ethaan (Mc Murry: p 12-13) CH 3 C – H binding: 420 kJ/mol C –C binding: 376 kJ/mol 154 pm Bindingshoeken: 109,5°

24 Hoofdstuk I: structuur en binding I.6 Hybridisatie: sp 2 orbitalen en de structuur van etheen (Mc Murry: p 13-16) CH 2 =CH 2 bovenaanzichtzijaanzicht

25 Hoofdstuk I: structuur en binding Etheen heeft een planaire structuur C =C binding: 611 kJ/mol; 133 pm CH 2 =CH 2

26 Hoofdstuk I: structuur en binding Moleculaire orbitaalbeschrijving van de C = C  binding Het  bindend MO is het resultaat van een additieve combinatie van de twee p orbitalen en is gevuld. Het  antibindend MO is het resultaat van een subtractieve combinatie van de twee p orbitalen en is niet gevuld.  bindend MO  antibindend MO + combineren

27 Hoofdstuk I: structuur en binding I.6 Hybridisatie: sp orbitalen en de structuur van ethyn (Mc Murry: p 16-17) HC  CH

28 Hoofdstuk I: structuur en binding

29 C-H bindingsafstand in functie van de hybridisatietoestand meer s-karakter  kortere en sterkere binding elektronen dicht bij de kern hechter gebonden

30 Hoofdstuk I: structuur en binding I.7 Hybridisatie van andere atomen: stikstof en zuurstof (Mc Murry: p 17-19) Elektronenconfiguratie van stikstof 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 1 Elektronenconfiguratie van zuurstof 1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 1 2p z 1 (b) (a) H2OH2O NH 3


Download ppt "Hoofdstuk I: structuur en binding HOOFDSTUK I: STRUCTUUR EN BINDING Mc Murry: pagina 1-28 pagina 34-43."

Verwante presentaties


Ads door Google