Kemiska bindningar. Medicinsk Teknik KTH Biologisk kemi Vt Märit Karls

Transkript

1 Kemiska bindningar Medicinsk Teknik KTH Biologisk kemi Vt 2012 Märit Karls

2 Vad kan ni redan? Vad händer när man strör koksalt i hett vatten? A) saltet smälter B) saltet löser sig C) bägge alt är rätt, det är samma sak Repetera kap. 3 Elektrostatisk attraktion Elektronfördelning

3 Kemiska bindningar Kap.4 o 5 Mål 1-6 kap 4 och 1-4 i Kap 5 Intramolekylära bindningar Jonbindning Varför bildas en jonbindning? Formulera med egna ord! Vad kallas föreningar med jonbindning? Kovalent bindning (elektronparbindning) Varför bildas en kovalent bindning? Formulera med egna ord! Vad kallas föreningar med kovalenta bindningar?

4 Lewis struktur ett sätt att hålla reda på valenselektroner Cl Skriv atomsymbolen Räkna antalet valenselektroner Tänk dig en box som rymmer 2 e - på varje sida Fyll på valenselektroner i boxarna enl bussprincipen s. 89

5 Lewis struktur ett sätt att hålla reda på valenselektroner Na Skriv atomsymbolen Räkna antalet valenselektroner Tänk dig en box som rymmer 2 e - på varje sida Fyll på valenselektroner i boxarna enl bussprincipen s. 89

6 Natriumatomens nirvana Natriumjon: samma elektronfördelning som Energimässigt stabil

7 Kloratomens nirvana Kloridjon: full oktett, samma elektronfördelning som, Energimässigt stabil

8 Kemisk reaktion:na + + Cl - NaCl Fig. 4.2 En e - från Na flyttar till Cl. Bägge uppfyller oktettregeln Na blir Na +, en katjon Cl blir Cl -, en anjon NaCl = koksalt, men alla jonföreningar kallas salter OBS! Produkten har andra egenskaper!

9 Jonbindning Bildas mellan Metall och Ickemetall pga Metall vill förlora e - Bildar katjon Tomt valensskal Icke-metall vill få mer e - Bildar anjon Fullt valensskal Mellan katjon och anjon bildas en stark elektrostatisk attraktion- jonbindning Se fig. 4.3!

10 Jonstorlek Na Na + Cl Cl - Positiva joner; Katjoner mindre än atomen Negativa joner; Anjoner större än atomen Förklara varför Träna på denna länk!

11 Exempel på jonföreningar Vilka laddningar får jonerna nedan? Katjoner: Na Mg Al Anjoner: Cl O N Pussla ihop jonerna till jonföreningar Na Cl Mg Cl Al Cl Na O Mg O Al O Na N Titta på reaktionen Mg N

12 Symboler för jonföreningar Katjonen först! CaCl 2 Summan av laddningarna skall vara noll Antal atomer

13 Namngivning Katjon först, -id sist! Natriumklorid Magnesiumbromid Aluminiumoxid Magnesiumnitrid

14 Egenskaper för jonföreningar Fast, kristaller Jonerna rör sig inte i fast tillstånd Starka bindningar mellan jonerna. För att bryta dessa krävs mycket energi, hög temperatur. Det leder till mycket hög smältpunkt (NaCl 801 C) I vatten löser sig saltet, jonerna rör sig fritt och leder elektrisk ström Varför bryts jonbindningar i vatten? Svar nästa föreläsning!

15 Kap. 5 Kovalent bindning Ex. två väteatomer Ingen av atomerna : vill ge bort e - är stark nog att dra till sig en e - från den andra Lösning: H H strukturformel H 2 summaformel Dela på ett elektronpar Typiskt för icke-metaller

16 Varför bildas kovalent bindning? Fig. 5.1

17 Avstånd mellan atomkärnorna Fig. 5.2

18 Molekylorbital Två överlappande atomorbitaler bildar en ny Molekylorbital där elektronparet rör sig Kovalent bindning, mycket stark kraft som håller ihop atomkärnorna, krävs mycket energi för att bryta kovalent bindning

19 Jämför kovalent/jon-bindning Titta på Graphics Gallery!

20 Jämför joner/molekyler Kallas ett salt Jämför egenskaper! fig. Holum s. 75 Se fig. 5.5 McMurry

21 Jämför joner/molekyler Markera en formelenhet i jonföreningen resp i molekylföreningen Den viktigaste skillnaden mellan jon-resp molekylföreningar är attraktionskraften mellan formelenheter. Detta påverkar egenskaper som löslighet i vatten, smältpunkt och kokpunkt Vi återkommer till detta i föreläsningen Intermolekylära attraktioner

22 Hur vet man om man passar ihop? Kan man räkna ut vilka atomer som passar ihop?

23 Holum s. 82 Oktettregeln The atoms of the reactive representative elements tend to undergo those chemical reactions that most directly give them electron configurations of the nearest noble gas. Atomer av representative grundämnen tenderar att genomgå sådana kemiska reaktioner som på enklaste sätt ger dem en elektronfördelning som motsvarar elektronfördelningen för närmaste ädelgas. Formulera med egna ord!

24 Kovalens Hur många elektroner saknar atomerna för att uppnå full oktett? Hur många kovalenta bindningar kommer de att ha i en molekyl? Se s. 118! Viktigt att kunna dessa inkl fria (eng.lone) elektronpar!!!!

25 Ex. vatten, ammoniak, metan Rita ut fria elektronpar!!!! Är oktettregeln uppfylld för alla atomer? Fig. s. 110

26 Kolatomens bindningar Kolatomen kan ha 4 kovalenta bindningar Det finns ca 6 miljoner kända kolföreningar Varför finns inga koljoner?

27 Exempel på molekyler H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2 H 2 O, NH 3, CO 2, CCl 4 NO, N 2 O, NO 2 Namn? Strukturformler? Hur sitter atomerna ihop??? Nobelpris 1998 Ignarro m fl upptäckter rörande kväveoxid som en signalmolekyl i hjärt-kärlsystemet

28 Lewis struktur för molekyler Kap 5.6 Viktigt! Att lära sig skriva Lewisstrukturer är ett sätt att få bättre känsla för var elektronerna befinner sig i en molekyl. Det är nödvändigt när man studerar kemi, eftersom kemiska reaktioner innebär att valenselektroner byter plats när bindningar bryts och nya bildas Hjälpmedel för att förutsäga strukturformler

29 Rita Lewisstrukturer Generell metod: följ steg 1-5 enl McMurry Enkel metod Ofta räcker det med att tänka på kovalens för väte-kol-kväve resp syreatom. Träna på acetaldehyd, summaformel C 2 H 4 O Viktigt med kontroll: Bokför elektroner för varje atom: 1 e - per kovalent bindning, totalt =antalet valens-e - Oktettregeln: varje atom skall vara omgiven av åtta elektroner

30 Enkelbindning Skriv Lewisstrukturer för H 2 CH 4 F 2 fria elektronpar lone pair Kontrollera att oktettregeln är uppfylld

31

32 Ammoniak Obs! ett fritt elektronpar på kväveatomen

33 Kontrollera Kontrollera resultatet på två sätt! A) Har alla atomer full oktett? Räkna alla elektroner som omger en atom B) Bokför elektroner runt varje atom. Räkna varje elektron bara en gång Har varje atom rätt antal elektroner? (formal charge) Hur många elektroner får H-atomen? Hur många elektroner får N-atomen?

34 Ex.: Koldioxid CO 2 Antalet valenselektroner räcker inte för att alla atomer skall få full oktett Då måste två atomer dela på fler än ett elektronpar

35 Dubbelbindning! Se fig. s. 113! Varje atom omges av 8 elektroner (oktettregeln uppfylld) Kol får 4 egna elektroner, syre får 6 egna elektroner, Stämmer med grupp i periodiska systemet = valenselektroner Dvs neutrala, ingen laddning, oladdad molekyl

36 Joner kan bestå av flera atomer En grupp atomer som binds ihop med kovalenta bindningar kan ha överskott eller underskott på elektroner, dvs vara laddade joner Ex. NH 4 + NO 3 - SO 4 2- OH - CO 3 2- PO 4 3- ammoniumjon nitratjon sulfatjon hydroxidjon karbonatjon fosfatjon Tab. 4.3 s. 91

37 Kordinerad kovalent bindning

38 Vanliga joner i blod och celler Holum Fig s. 647 Se fig i McMurry Skriv Lewisstrukturer för: HCO 3 - bikarbonat H 2 PO 4 - divätefosfat

39 Kolatomens bindningar C-H vanligast Andra atomer som kolatomen gärna binder: HONSP Extremfallet: Diamant, bara kol- atomer med kovalenta bindningar Varför blir molekylformen tetrahedral?

40 Varför blir vattenmolekylen vinklad?

41 Elektronmolnen bildar tetraedrar OBS! Fria elektronpar N har 1 par NH 3 pyramidal O har 2 par H 2 O vinklad Titta på animering! Se fig. s. 125 och tab. 5.1!

42 Jämför joner/molekyler Viktigaste skillnaden: Krafterna mellan enheterna fig. Holum s. 75 Se fig. 5.5 McMurry

43 Intramolekylära bindningar sammanfattning Atomer hålls ihop av elektrostatiska krafter mellan protoner och.elektroner Joner hålls ihop av elektrostatiska krafter mellan..joner och..joner En molekyl hålls ihop av men finns det krafter mellan molekyler? Intermolekylära attraktioner?

44 Tentafrågor Kemisk bindning Ex från ordinarie tenta 4. (1,5p) Rita Lewisstruktur för: a) OH - b) H 2

45 Tentafråga 6 (2p) Vad kallas den bindning som finns mellan atomerna i en vätgasmolekyl, H 2? Vad kallas den bindning som finns mellan vätgasmolekyler? Varför deltar inte vätgasmolekyler i vätebindningar?