ساختمان هندسی ملکول

ساختمان هندسی ملکول

اسلاید 1: فصل 3 ساختمان هندسي ملكول

اسلاید 2: هيبريداسيونهيبريداسيون spهيبريداسيون sp2هيبريداسيون sp3هيبريداسيون درمولكول Cl2قطبيت مولكول هاقطبيت مولكول H2Oدافعه الكتروني و شكل هندسي مولكول قطبيت پيوندانواع جامدات بلوري

اسلاید 3: ساختمان هندسي ملكول زاويه پيوندي نشان دهنده ساختار هندسي است به عبارتي پايدارترين(كم انرژي‌ترين) حالت مولكول و نحوه قرار گرفتن الكترون‌ها در مولكول براي كاهش دافعه بين آنها تعيين كننده است.

اسلاید 4: مثال:

اسلاید 5: اربيتالهاي هيبريدي sp

اسلاید 6: پس از برانگيخته شدن 2 اربيتال هيبريدي sp تشكيل مي‌شود كه با دو كلر پيوند مي‌دهند.زواياي پيوندي نوع پيوند

اسلاید 7: در اربيتال‌ هيبريديsp سهم sبيشتر است نسبت به ساير هيبريداسيونها.Sp>sp2>sp3ساختمان استيلن شبيه است.مثال‌هاي ديگري از sp

اسلاید 8: نوع ديگري از هيبريد شدنتركيب يك اربيتال اتمي s با دو اربيتال p و تشكيل سه اربيتال هيبريدي كه سهم s در اين اربيتال و سهم اربيتال p حدود %70 است.

اسلاید 9: اربيتالهاي هيبريدي sp2

اسلاید 10: مانند ، ، زواياي پيوندي شكل مسطح مثلثي.

اسلاید 11: نوع سوم هيبريداسيون مانندزواياي پيوندي در مورد بدون زوج الكتروني غير پيوندي است و در حالت زوج غير پيوندي زوايا فشرده‌تر مي‌شود. سهم s در اربيتال هيبريد 25%سهم p در اربيتال هيبريد 75%

اسلاید 12: اربيتالهاي هيبريدي sp3

اسلاید 13: شكل مولكول CCl4

اسلاید 14: يك زوج غير پيوندي زاويهدو زوج غير پيوندي زاويهمنظم (بدون زوج غير پيوندي)نامنظم (با زوج غير پيوندي)مانندشكل هندسي: چهار وجهي

اسلاید 15: اثر زوج الكترونهاي غير پيوندي روي زاويه پيوندي

اسلاید 16: شكل مولكول NH3

اسلاید 17: مولكول خميده با هيبريداسيون sp3

اسلاید 18: هيبريداسيون اوربيتالها

اسلاید 19: 5 اربيتال هيبريديگروه پنجم ملكول‌هاي ، و انواع ديگر هيبريد شدن كه با دخالت اربيتالd همراه است.

اسلاید 20: كه در واقع تركيبي از و است. شكل هندسي دو هرمي مثلثي استپس دو نوع زاويه دارد. كلرها در قاعده مثلثي كه به نام كلرهاي استوايي معروفند زوايا 120 و در مورد كلرهاي رأس هرمي كه به نام كلرهاي محوري معروفند‌ و زواياي دارند. در حالت ( = زاويه) – ( = طول پيوند )در حالت ( = زاويه) – ( = طول پيوند )

اسلاید 21: شكل هندسي مولكولها با هيبريداسيون dsp3دو هرمي مثلثي

اسلاید 22: بين محوريدو نوع است وزواياي پيونديمحوري

اسلاید 23: هيبريداسيون اوربيتال ها

اسلاید 24: مثال

اسلاید 25: مثال

اسلاید 26:

اسلاید 27:

اسلاید 28:

اسلاید 29: شكل هندسي مربع مسطح زواياي پيوندي

اسلاید 30: در مورد تركيبات اكسيژن‌دار تعداد الكترون‌هاي ظرفيت و بار آن حساب مي‌شود3 زوج الكترونيهيبريد(حداكثر زاويه و شكل هندسي مثلثي)

اسلاید 31: هيبريداسيونهيبريداسيونشكل 4 وجهي منظم زاواياي پيوندي مانند، 4 زوج الكتروني حداكثر زاويه

اسلاید 32: چون كاتيون مس داراي اربيتال d خالي است ترجيحاً بهترين شكل مربع مسطح و هيبريد است چرا که لیگاند ها حجیمند. ليگاند جزو ليگاندهاي قوي است. 4تا يعني 8 الكترون

اسلاید 33: بهترين و پايدارترين حالت 8 وجهي منظمبا كنترل خاصيت پارامغناطيسي كمپلكس معلوم مي‌گردد دراربيتال‌ها نيمه پر و تك الكتروني هستند.

اسلاید 34: اربيتال‌هابهترين و پايدارترين حالت8 وجهي منظمنيمه پر و تك الكتروني هستند.مشابه بالا با كنترل خاصيت پارامغناطيسي كمپلكس معلوم مي‌گردد3 فرضيهدافعه الكتروني و شكل هندسي1) هر اتم سعي مي‌كند آرايش گاز نادر رديف خود را پيدا كندو تشكيل پيوند)3) حداكثر فاصله بين زوج الكترون‌ها مناسبترين ساختار هندسي را معرفي(با پر كردنظرفيتياربيتالمي‌كند.1) هر اتم سعي مي‌كند آرايش گاز نادر رديف خود را پيدا كند (با پركردن اربيتال ظرفيتي و تشكيل پيوند)2) الكترون‌ها به صورت زوج‌هايي با اسپين مخالف قرار دارند3) حداكثر فاصله بين زوج الكترون‌ها مناسب‌ترين ساختار هندسي را معرفي مي‌كندسه فرضيهدافعه الكتروني و شكل هندسي

اسلاید 35: ترتيب دافعه = زوج غير پيوندي= زوج پيونديروش دافعه الكتروني روش هيبريداسيوندر مورد متان

اسلاید 36: مسطح با حداقل دافعه و 4 اربيتال زوج الكترون الكتروندو هرمي مثلثي اربيتال زوج الكترون الكترون 8 وجهي منظم بهترين شكل اربيتال زوج الكترون الكترونهرم مربع القاعده با حداقل دافعه اربيتال زوج الكترون الكترونمربع با حداكثر فاصله

اسلاید 37: ( 2 زوج غير پيوندي) مربع مسطح 5)اربيتال 5 زوج ) الكتروندو هرمي مثلثي (چهار وجهي تغيير شكل يافته)حداقل دافعه

اسلاید 38: مربع مسطحاربيتالالله کلنگی اربيتالT شكلخطيخميده (مانند )

اسلاید 39: از نظر كيفي اين دو روش در همه حالات توافق دارند ولي از نظر كمي در برخي مواردبا هم مغايرت دارند (مانند و كه روش دافعه الكتروني به تجربي نزديك‌تراست.) و البته در شكل جدول 4-3 (كتاب) فقط تشابه نتايج دافعه با هيبريداسيون در موارد ، ديده مي‌شود. مقايسه روش هيبريداسيون و دافعه الكتروني

اسلاید 40: پيونديپيونديروش هيبريداسيون دافعه زوايا با روش دافعهنكته مهم: با استفاده از دو روش هيبريداسيون و دافعه الكترون مي‌توان زواياي پيوندي و ساختار ملكولي را پيش بيني نمود و با دانش بر آرايش هندسي ملكولمي‌توان ممان دو قطبي را مشخص نمود و نيز خواصي مانند (نقطه جوش)،(نقطه ذوب)، ساختار بلوري، فعاليت در واكنش و . . . را مشخص نمود.

اسلاید 41: ممان دو قطبي: bond polarity (dipole momentum) ممكن است پيوند بين دو اتم در ملكولي قطبي باشد (اشتراك مساوي نباشد) ولي در كل ساختار ملكولي غير قطبي باشد (برآيند برداري نيروها به هم منطبق باشد)به اين صورت ملكول غير قطبي است و دي‌پل ممان آن صفر است. مثل ، ، . . .

اسلاید 42: ممان دو قطبي مولكول آب

اسلاید 43: قطبيت مولكول

اسلاید 44: ممان دو قطبي مولكول دي اكسيد كربن

اسلاید 45: پيوند كووالانسي قطبي = اشتراك نامساوي الكترون اين دو هسته (اتم H) (اتم كلر)

اسلاید 46: 2 بار مساوي و مختلف‌العلامه به فاصلهl ممان دو قطبي = معيار تعيين عدم تقارن در مولكول و يا تجربييوني2 بار كاملاً جدا به فاصله يك آنگسترم

اسلاید 47: راه اول: محاسباتيراه دوم: محاسباتيدرصد يونيدي‌پل ممان17% يا يوني بار الكترون17% يا

اسلاید 48: پس تمامي هيدروژن هاليد‌ها قطبي هستند در گروه‌ هاليدها از بالا به پايين تمايل جذب الكترون و انرژي يونيزاسيون كاهش مي‌يابد انتظار مي‌رود ممان دو قطبيبا افزايش عدد اتمي هالوژن كاهش يابد. و

اسلاید 49: دي‌پل ممان ملكول‌هاي دو اتمي متشكل از عناصر همسايه نظير NO ، CO و ClF كم است. اندازه ممان دو قطبي براي پيش‌بيني ساختار هندسي به كار مي‌رود. مثل و كه ممان دو قطبي ندارند (هر تركيبي كه ممان دو قطبي ندارد در تكنيك IR حذبي نشان نمي‌دهد)

اسلاید 50:

اسلاید 51: ميزان هدايت الكتريكي معيار قطبيت است. (دلالت بر حضور يون و يا عدمحضور آن دارد) هدايت اكي‌والان يك نمك مذاب يعني شدت جرياني كهمي‌تواند از يك جفت صفحه موازي به فاصله يك سانتي‌متر از هم كه بينآنها اختلاف پتانسيل يك ولت برقرار شده بگذرد كه در بين اين دو صفحهيك اكي‌والان گرم نمك مذاب قرار دارد.

اسلاید 52: افزايش نقطه جوشهدايت اكي‌والان يا خاصيت يوني پيوند در هاليد‌ها از چپ به راست (رديف جدول تناوبي) كم در گروه از بالا به پايين زياد مي‌شود. ولي مرز مشخصي بين هادي و عايق بودن تركيبات وجود ندارد.نقطه جوش هم به عنوان وسيله‌اي براي تشخيص پيوندها به كار مي‌رود. تركيبات يوني < كووالانس قطبي < كووالانسي غير قطبي

اسلاید 53: بلورهاي يوني تركيبات مولكولي غير قطبي تركيبات مولكولي قطبي جامدات كووالانسيبلورهاي فلزيانواع جامدات

اسلاید 54: رابطه بين خواص اجسام با ساختار و نوع پيوند موجود در آنها انواع جامدات بلوري بلورهاي يوني تكرار واحدهاي ساختماني (سلول) هستند كه در آن يون (+) و (-) قرار دارند اينها، بلورهاي سختي‌اند، نقطه ذوب بالايي دارند و غير هادي جريان الكتريسته (در حالت مذاب هادي‌اند). كاربرد الكتروليز NaCl تهيه سديم فلزي هر قدر حلال ثابت دي‌الكتريك بالاتري داشته باشد مواد يوني بهتر در اينها حلمي‌شوند.

اسلاید 55:

اسلاید 56: نيروهاي ضعيف واندروالسي (دو قطبي‌هاي لحظه‌اي) (از حركت الكترون‌ها در ملكول)مانند دي‌اكسيدكربن ، يد جامد نيروهاي جاذبه بين ملكولي يو‌هاي واندروالس1873 فريتز لاندن 1930 خواص بلور= نرم، نقطه ذوب پايين، نقطه جوش پايين‌تر از يوني‌ها، غير هادي جريان الكتريسيته (مذاب و جامد) فراريت بيشتر.

اسلاید 57: 3- بلورهايي از تركيبات ملكولي قطبي: به عبارتي تركيباتي كه دي‌پل ممان دارند. مانند:يك نوع پيوند هيدروژني (تركيب O، N و F به هيدروژن) خواص: نقطه ذوب و جوش بالاتر، فراريت كمتر (حدواسط بين يوني و مواد غير قطبي‌اند). مانند:زيرا تحرك در دماي بالا زياد و بي‌نظمي افزايش مي‌يابد. قطبيت

اسلاید 58: 4- بلورهايي از شبكه كووالانسي: شبكه سه بعدي حاصل از كووالانسي قطبي ياغير قطبي به نام جامدات يا شبكه كووالانسي معروفند. خواص: سختي زياد، فشار بخار كم در دماي معمولي و نقطه ذوب خيلي بالا، در حلال‌هاي مايع معمولي قطبي و يا غير قطبي نامحلول‌اند. مانند الماس و كوارتز البته برخي جامدات كووالانسي حدواسط بلورهاي ملكولي و شبكه‌اي‌اند نظير گرافيت (ورقه‌اي) كادميم كلريد (8 وجهي) و بور نيتريد BN (حلقه 6 ضلعي)

اسلاید 59: 5- بلورهاي فلزي: قابليت شكل پذيري، چكش خواري، هدايت الكتريسته ،حرارت و براقيت از خواص عمده است.نيروي جاذبه بين يون‌هاي مثبت وابر الكتروني برقرار است.

اسلاید 60: جدول 3-8 خلاصه درس بلورها مهم استترتيب نقطه ذوب: بلورهاي شبكه‌اي < بلورهاي فلزي < بلورهاي مولكولهاي قطبي < بلور ملكولهاي غير قطبي بلورهاي يوني حد واسط شبكه‌اي و فلزي هستند.سيليكات‌هاي فلزي حدواسط بين بلورهاي يوني و بلورهاي كووالانسي‌اند آنيون ها زنجيري سطحي و يا سه بعدي‌اند و توسط نيروهاي الكتروستاتيكي به كاتيون‌هايموجود در بلورها وصل شده‌اند.

اسلاید 61: تمرين (1): ساختار هندسي يون‌هاي زير را پيش بيني كنيد.