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Chemische Libration

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Ein näherer Blick

Chemische Libration: im Überblick

Sie haben eine Chemische Bindung wenn eine elektrostatische Kraft mehr Atome in einer chemischen Spezies (starke oder primäre oder intramolekulare Bindungen) oder mehrere Moleküle in einer kondensierten Substanz (schwache oder sekundäre oder intermolekulare Legierungen) hält.

Die "starken" chemischen Bindungen haben einen größeren Energiegehalt und sind schwieriger zu brechen, während die "schwächeren" Bindungen weniger Energiegehalt haben und leichter zu brechen sind. Daraus ergibt sich, dass Moleküle mit schwächeren chemischen Bindungen instabiler sind.[1] Darüber hinaus, je mehr eine Bindung stark ist, desto weniger die Länge der Bindung, wobei die Kraft, die die größeren Atome zusammenhält.[2]

Elektrostatische Natur der chemischen Bindung

Die Natur der chemischen Bindung kann durch die Beobachtung der koulombischen Kräfte erklärt werden, die zwischen Molekülen interagieren. Zum Beispiel nehmen wir die Form eines Kations an: Es besteht aus zwei H-Kernen...Kapitel entdecken

Die Natur der chemischen Bindung kann durch die Beobachtung der koulombischen Kräfte erklärt werden, die zwischen Molekülen interagieren. Zum Beispiel nehmen wir die Station {\displaystyle \mathrm {H} _{2}^{+}}Es besteht aus zwei H-Kernen und einem Elektron. Wir zeigen mit {\displaystyle \mathrm {H} _{a}} den ersten Wasserstoffkern und mit {\displaystyle \mathrm {H} _{b}} den anderen Wasserstoffkern. Jedem der beiden Kerne ist jeweils eine elektronische Wellenfunktion zugeordnet. ♪ 1s_{a} Und ♪ 1s_{b}dessen lineare Kombination das molekulare Orbital bildet ♪.

♪ Es wird niedrige Werte zwischen den beiden Kernen haben, während es sich ihnen nähert und dann abnimmt, indem es sich wieder von ihnen entfernt. Wenn Sie also ein Elektron betrachten, das eine negative Ladung zwischen den beiden Kernen ist, wird es von den beiden Kernen attraktiven Kräften ausgesetzt, die durch diese abstoßenden Kräfte ausgeglichen werden, bis die Stabilität des Systems erreicht ist; Daher fällt das Elektron in ein Loch von Potential, aus dem es schwierig sein wird herauszukommen. Auf diese Weise wurde eine chemische Bindung gebildet.

Primärligen

Kovalente Bindung · Reine kovalente Bindung · Polare kovalente BindungKapitel entdecken
Typische Bindelänge
und Energie der Bindung
[3]
Verlassen Länge
(pm)
Energie
(kJ/mol)
H — Wasserstoff
H 74 436
H–O 96 366
H–F 92 568
H–Cl 127 432
C — Kohlenstoff
C–H 109 413
C–C 154 348
C = C 134 614
C.C. 120 839
C–N 147 308
C–O 143 360
C–F 134 488
C–Cl 177 330
N — Stickstoff
N–H 101 391
N–N 145 170
Nein. 110 945
O — Sauerstoff
O 148 145
O 121 498
F, Cl, Br, I — Halogen
F–F 142 158
Cl-Cl 199 243
Br–H 141 366
Br-Br 228 193
I–H 161 298
I–I 267 151

Primäre chemische Bindungen sind Kräfte, die Atome zusammenhalten und Moleküle bilden. Eine primäre Bindung wird durch die gemeinsame Nutzung oder Übertragung von Elektronen zwischen Atomen und elektrostatische Anziehung zwischen Protonen und Elektronen durchgeführt. Diese Bindungen erzeugen die Übertragung einer ganzen Anzahl von Elektronen, genannt Bindeordnung, obwohl es in einigen Systemen Zwischenladungsmengen gibt, wie in Benzol, wo die Bindungsordnung für jedes Kohlenstoffatom 1,5 beträgt. Primäre Bindungen werden im Allgemeinen in drei Klassen eingeteilt, in der Reihenfolge der zunehmenden Polarität:

Kovalente Bindung

Die kovalente Bindung ist die Verbindung zwischen zwei Atomen, die zu Nichtmetallen gehören (gleich oder mit einem Unterschied der Elektronegativität - Pauling-Skala - zwischen 0 und 1,7), die ein Elektronenpaar zusammensetzen (genannt "Bindungspaare") in einem externen Orbital, das beide Atome umfasst. Die kovalente Bindung wird durch einen Bindestrich dargestellt, der die beiden verwandten Atome verbindet.

Reine kovalente Bindung

Eine reine kovalente Bindung (oder apolar) ist eine kovalente Bindung, die sich nicht unbedingt zwischen zwei Atomen des gleichen Elements einstellt.

Eine reine kovalente Bindung (oder homopolar oder apolar) ist, wenn der Unterschied in der Elektronegativität zwischen zwei Atomen kleiner oder gleich 0,4 ist.

Da sich die elektronische Cloud symmetrisch verteilt, ist der Bond nicht polarisiert.

Die kovalenten Bindungen, die zwischen zwei Atomen gebildet werden, die sich zwei Elektronenpaare teilen, tragen den Namen "Doppelbindung". Die kovalenten Bindungen, die zwischen zwei Atomen gebildet werden, die drei Elektronenpaare teilen, tragen den Namen "Dreifachbindung".

Um die Anzahl der zwischen zwei Atomen gebildeten kovalenten Bindungen zu ermitteln, muss man den Wert des Atoms der betrachteten Elemente kennen und nachdem man dies herausgefunden hat, wie viele Elektronen nicht stabil sind (Regulierung des Oktetts).

z.B. N=Azoto-V-Gruppe = 5 Valenzelektronen (+ 3 Elektronen zur Vervollständigung des Oktetts)

Die Bindungen zwischen zwei Stickstoffatomen sind eine Dreifachbindung.

Polare kovalente Bindung

Die polare kovalente Bindung wird zwischen zwei Atomen mit elektronegativer Differenz zwischen 0,4 und 1,7 aufgebaut. In diesem Fall werden die Elektronen, die an der Bindung beteiligt sind, mehr vom elektronegativen Atom angezogen, die Bindung wird daher elektrisch polarisiert, das heißt, jedes der an der Bindung beteiligten Atome stellt eine Teilladung dar.

Wenn ein Molekül von sich aus kohäsiv gehalten wird, werden reine kovalente Bindungen oder eine Symmetrie, die die Polaritäten seiner kovalenten Bindungen gegenseitig aufhebt, völlig unpolar sein. Stattdessen ist ein Molekül, das aus zwei Atomen besteht, die durch eine polare kovalente Bindung miteinander verbunden sind, polar (oder elektrischer Dipol); Dies bedeutet im Allgemeinen nicht, dass das Molekül eine elektrische Ladung hat, weil es in seiner Gesamtheit elektrisch neutral ist. Die polare Struktur eines Moleküls kann leicht vorhergesagt werden, wenn es biatomar ist.

Koordinations- oder Dativanleihen

Es ist eine bestimmte Art von kovalenter Bindung, die "dativ" genannt wird, da die beiden Elektronen, die an der Bindung beteiligt sind, nur von einem der beiden Atome stammen.

Das Atom, das der Bindung sein "Solo-Paar" "gibt", d.h. Beide angehängten Elektronen, die in einem Orbital vorhanden sind, werden als "Dator" bezeichnet. Der andere, der ein leeres äußeres Orbital (d.h. zwei leere Stellen, die von zwei Elektronen besetzt werden können) oder ihre elektronische Konfiguration neu organisiert, um das Elektronenpaar aufzunehmen (d.h. Bewegen von zwei Elektronen, die auf einem ungeraden Orbital auf einem anderen unebenen Orbital vorhanden sind und effektiv ein Orbital befreien, wird "Adoption" genannt.

Die dative Bindung kann mit einem Pfeil dargestellt werden, vom Spender zum Akzeptor, oder falscher kann es mit einem Doppelstrich angegeben werden.

Delokalisierte Legierungen und Metallbindung

Einige kovalente Bindungen, genannt "delokalisiert", können drei oder mehr Atome gleichzeitig binden, wie in den Bohrungen und aromatischen Verbindungen.

Metallbindung

Die extremste Form der Delokalisierung der kovalenten Bindung liegt in der metallischen Bindung. Nach diesem Modell kann ein Metall als kristallines Retikel positiver Ionen dargestellt werden, das durch eine Wolke gemeinsamer Elektronen zusammengehalten wird, die sich auf das gesamte Gitter (Meer di Fermi) erstreckt; da solche Elektronen nicht mit einem bestimmten Atom verbunden sind, sind sie extrem beweglich; Diese Mobilität ist für die hohe elektrische Leitfähigkeit von Metallen verantwortlich.

Ionischer Wurf

Die ionische Bindung ist eine Bindung zwischen Ionen mit einer entgegengesetzten Vorzeichenladung. Diese Ionen werden durch Atome mit elektronegativer Differenz (ΔE) gebildet.Nein) höher als die konventionelle Grenze von 1,7 - 1,9: unter diesen Bedingungen, das elektronegativere Atom (daher gekennzeichnet durch eine hohe Ionisationsenergie und hohe elektronische Affinität, daher mehr ausgesetzt, um ein Elektron an sich zu ziehen) beraubt das andere weniger elektronegative Atom (gekennzeichnet durch eine niedrige Ionisationsenergie und eine fast fehlende elektronische Affinität, daher mit einer geringeren Möglichkeit, ein Elektron an sich zu ziehen) eines Elektrons; Das erste Atom wird ein negativ geladenes Ion (negatives Ion), das zweite ein positiv geladenes Ion (positives Ion).

Diese Bindung ist rein elektrostatischer Natur; die Anordnung von Atomen im Raum hat nicht die Direktionalität der kovalenten Bindung: Das elektrische Feld, das von jedem Ion erzeugt wird, breitet sich symmetrisch in den Raum um es herum aus.

Der ΔENein ist in Bezug auf den Polaritätsgrad einer Verbindung, dies bedeutet, dass je größer der ΔENeindesto größer ist der Grad der Polarität. Daraus folgt, dass die Polarität in ionischen Verbindungen sehr hoch ist, da ein oder mehrere Elektronen auf das elektronegativere Atom übertragen werden.

Es ist die einfachste Art von chemischer Bindung, sowohl aus konzeptioneller Sicht als auch aus der analytischen Beschreibung, die nach klassischen Gesetzen der Elektrostatik interpretierbar ist.

Solche Verbindungen brechen während des Solvatationsprozesses.

Sekundäre Bindungen

Molekulare Dipole können intermolekulare Anziehungskräfte verursachen.Kapitel entdecken

Molekulare Dipole können intermolekulare Anziehungskräfte verursachen.

Intermolekulare Bindungen werden im Wesentlichen durch gegenseitige Anziehung zwischen statischen Dipolen - ist der Fall von polaren Molekülen - oder zwischen Dipolen und Ionen - ist der Fall, zum Beispiel Sale das in Wasser schmilzt.

Im Falle von Edelgasen oder Verbindungen, die durch apolare Moleküle gebildet werden, wird Verflüssigung durch die zufällige Bildung eines temporären Dipols erklärt, wenn Elektronen auf einer Seite des Moleküls zufällig konzentriert sind; Dieser Dipol verursacht ein Ungleichgewicht in der elektrischen Ladung (der sogenannte "induzierte Dipol") in Molekülen in ihrer Nähe, was eine gegenseitige Anziehung erzeugt und die Kondensation des Gases bewirkt. Die Bindung wird dann durch diese besonderen Anziehungskräfte hergestellt, die als "Dispersionkräfte oder Van der Waals" bezeichnet werden.

Ein besonderer Fall von intermolekularer Bindung, die auch intramolekular sein kann, wenn die Molekülgeometrie es erlaubt, ist Wasserstoffbindung.
Ein Wasserstoffatom, das mit einem Sauerstoffatom (oder Fluor) verbunden ist, zieht aufgrund seiner positiven Polarisation und reduzierten Dimensionen die Sauerstoffatome (und Fluor auf einer niedrigeren Ebene) mit einer relativ hohen Intensität nahe an.
Diese Verbindung ist zwar schwach, aber für die räumliche Konformation von Proteinen und Nukleinsäuren verantwortlich, die von der biologischen Aktivität der Verbindungen selbst abhängen.

In der Größenordnung kann das Ausmaß der verschiedenen Bindungskräfte durch die folgende Tabelle angegeben werden:

Art der Verbindung Relativkraft
Ionischer Wurf 1000
Dipolare Wechselwirkungen und Wasserstoffbindung 10 - 100
Van-der-Waals Kraft 1

Notizen

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  1. ^ Ein Beispiel hierfür ist das Ethylenmolekül im Vergleich zum Ethanmolekül. Im Falle von Ethylen sind die beiden Kohlenstoffatome durch zwei Bindungen verbunden: eine stärkere σ-Bindung und eine schwächere π-Bindung. Im Ethanmolekül sind die beiden Kohlenstoffatome jedoch durch eine einzige σ-Bindung verknüpft. Aus diesem Grund ist das Ethylenmolekül instabiler als das Ethanmolekül, da es nach dem Erhitzen die Öffnung der π-Bindung hat, die schwächer ist.
  2. ^ In der Tat wirkt die chemische Bindung als eine attraktive Kraft, die einer abstoßenden Kraft entgegensteht (die in ihrer Intensität zunimmt, um den Abstand zu verringern), so dass die reziproke Position von Atomen eine Gleichgewichtsposition ist, die durch die widersprüchliche Wirkung der beiden Kräfte gegeben ist. Zu vertiefen: Potenzial von Lennard-Jones.
  3. ^ Die Bindungslänge wird in pm ausgedrückt und kann in eine Dividende pro 100 (1 Å = 100 pm) umgerechnet werden. Die Energie wird in kJ/mol ausgedrückt. Daten entnommen aus [1] Archiviert am 14. Dezember 2007 bei der Wayback Machine.

Bibliographie

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  • Paolo Silvestroni Grundlagen der Chemie, 10. Aufl., CEA, 1996, pp. 38-97, ISBN 88-408-0998-8.

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