Leg covalenta

download Leg covalenta

of 27

  • date post

    28-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    618
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Leg covalenta

Legatura covalenta

covalen a (G.N.Lewis) - este leg tura chimic format prin punerea de electroni n comun de c tre atomi, atomii avnd pozi ii fixe unii fa de al ii. Prin punerea n comun de electroni se formeaz molecule, atomii realiznd structuri stabile de dublet (H2) sau octet Exemple de formare a leg turii covalente. H2 H + H H:H

Leg tura covalent

Atomii pot forma leg turi covalente simple sau multiple: leg turi covalente simple H F; HOH; :NH3; CH4 - leg turi covalente multiple ntre atomi de acela i fel (a) sau ntre atomi diferi i (b) (a) (b) :=: :N N: =C=C= O=C=O, O=S=O, HC N. -C C-

Leg tura covalent poate fi de trei feluri, dup punere n comun a electronilor: polar , nepolar ; coordinativ

modalitatea de

Leg tura covalent nepolarse formeaz ntre atomii de aceea i specie sau ntre atomii de specii diferite care au electronegativit i foarte apropiate (ace tia fiind carbonul i hidrogenul); perechea de electroni care formeaz egal m sura ambilor atomi; leg tura covalent apar ine n

centrul sarcinilor pozitive coincide cu centrul sarcinilor negative; exemple de molecule nepolare: H2, Cl2, O2, N2. De asemenea, ca exemplu de molecule nepolare mai pot fi date moleculele de CH4, CCl4, formate din atomi diferi i, dar avnd o structur simetric .H

C

H

H

H

Leg tura covalent polarse formeaz doar ntre atomi ai nemetalelor din specii diferite. Fiecare dintre cei doi atomi pune n comun cte un electron, dar atomul care are electronegativitatea mai mare atrage mai puternic perechea format . - intr-o molecul polar format din atomi diferi i, perechea de electroni care formeaz leg tura covalent nu mai apar ine n egal m sura ambilor atomi, ci este deplasata mai mult spre unul din atomi i anume spre acel atom la care este mai accentuat caracterul electronegativ; - centrul sarcinilor pazitive nu mai coincide cu centrul sarcinilor negative; - exemplu de molecule polare: NH3, H2O, HCl, etc. H H - molecula polara este un dipol care se simbolizeaza: - un dipol este caracterizat prin momentul de dipol (apare fenomenul de polarizare) :

H Cl

! qvd

Q ! 10 29 C m

Leg tura coordinativ

(donor acceptor) este o leg tur

covalent n care perechea de electroni de leg tur provine de la un singur atom donor. Atomul care accept perechea de electroni acceptor. Reac ia poate fi scris : :NH3 + BF3 = H3N BF3

S geata indic aici o leg tura donor-acceptor, amoniacul fiind donorul iar atomul de bor (B) care are n BF3 doar 6 electroni de leg tur n jurul s u este acceptorul.

Combina iile formate prin leg turi coordinative denumite combina ii complexe sunt formate dintr-un ion central (metal) i liganzi. Liganzii pot fi molecule neutre sau anioni. Num rul de liganzi care nconjoar ionul central poart numele de numar de coordina ie. Exemple de liganzi: [Cu(NH3)4]2+ + 2Cl- - clorur tetraaminocupru(II) [Co(NH3)6]2+ + 2Cl- - clorur hexaaminocobalt(II) Na+ + [Ag(CN)2]- - dicianoargentat de sodiu 4K+ + [Fe(CN)6]4- - ferocianur de potasiu sau hexacianoferat de potasiu. Formarea leg turilor chimice se poate explica prin hibridizare. Hibridizarea are loc n procesul form rii leg turii chimice. Configuratia atomului de carbon este: 1s2 2s2 2p2

Tipuri de orbitali hibridiza i sp

Structur

Geometrie liniar

Unghiuri 180o

Exemple C2H2, CO, CO2, N2

sp2

triunghiular

120o

C2H4, CH2O, COCl2

sp3

tetraedric

109,5o

CH4, CCl4, SiF4,

dsp3

90o , 120o

PCl5, Fe(CO)5

bipiramid trigonal d2sp3 90o SF6, [Fe(CN)6]3-

octaedric

Caracteristicile legaturii covalente orientat n spa iu dupa unghiuri bine stabilite; este rigid (atomii ocup pozi ii fixe); stabila, energia care se degaja la formarea legaturii covalente este egala dar de semn contrar cu energiile furnizate pentru ruperea legaturii covalente; este foarte puternic ; au puncte de topire scazute, duritate mica intermoleculare (leg. de hidrogen, leg. dipol dipol; bune izolatoare ( nu exista purtatori de sarcini); datorita legaturilor

Substan e covalente, ionice. Corela ie dintre structura i propriet ile acestoraDiamantuln structura diamantului fiecare atom de carbon aflat n starea de hibridizare sp3 este legat prin 4 covalen e de al i 4 atomi de carbon dup o orientare tetraedric (fig. 1). Unghiul dintre dou valen e este de 109o28, iar distan ele interatomice sunt de 1,54 Ao. Prin cele patru valen e ale sale, fiecare atom de carbon este legat covalent de al i patru atomi C, formnd astfel o re ea tridimensional infinit , astfel nct ntreg cristalul constituie de fapt o singur molecul . Atomii de carbon hibridiza i afla i n starea de hibridiare sp3, formeaz leg turi puternice, fapt ce explic propriet ile fizico-chimice deosebite ale diamantului. Celula elementar a diamantului este cubic .

Fig. 1 Structura chimic a diamantului

Propriet ile diamantului starea de agregare diamantul este un solid transparent, str lucitor care, cnd este pur, este incolor i str veziu. Supus nc lzirii sublimeaz , la temperaturi de aproximativ 4000o C. Lipsa unei faze lichide i c ldura mare de vaporizarede 171,7 kcal/mol, este explicat prin ruperea leg turilor covalente; duritatea - diamantul este cea mai dur substan natural cunoscut , duritatea acestuia fiind de 10 pe scara Mohs, aceasta variind ns n func ie de gradul de puritate a cristalului. Din cauza durit ii ridicate, cristalele de diamant pot fi lefuite numai cu pulbere de diamant i din fulerit . Duritatea diamantului este explicat prin energiile de leg tur CC foarte mari;

densitatea diamantului este 3,51g/cm3;

propriet ile optice ale diamantului sunt de asemenea n concordan cu structura sa cristalin . Transparen a total (lipsa de absorb ie) fa de lumina vizibil ultraviolet pn la 1500 A sau mai jos dovede te c electronii leg turilor C-C din diamant nu pot fi excita i de frecven ele acestor radia ii electromagnetice. Indicele de refrac ie, neobi nuit de mare (n= 2,407 pentru lumina ro ie i 2,465 cea violet ) d na tere jocului de lumin specific al acestei pietre pre ioase;

i electricitate, datorit faptului c to i electronii de valen sunt localiza i n cadrul leg turii covalente, ei neputndu - se mi ca liber; reactivitate chimic a diamantului este foarte sc zut , practic fiind este o substan inert . Diamantul este mult mai pu in reactiv dect c rbunele negru i chiar dect grafitul. El nu se aprinde, n oxigen molecular, dect pe la 800o C; Din punct de vedere al solubilit ii, diamantul este insolubil n to i solven ii;

propriet i electrice- diamantul este un r u conduc tor de c ldur

poliformismul diamant - grafit. n condi ii standard, diamantul este

forma alotropic nestabil , iar grafitul cea stabil . Prin nc lzire ndelungat la 1500o, n absen a oxigenului, diamantul se transform n grafit.

Aplica iile industriale ale diamantului sunt: n industria bijuteriilor; n industria instrumentelor de t iat sau g urit fiind un material abraziv; n medicin (chirurgie); n industria electronic prin aplicarea de straturi pe electrozi; n tehnologia semiconductorilor; n chimie. GRAFITUL Celula elementar a grafitului este de tip hexagonal. n structura grafitului atomii de carbon se g sesc n starea de hibridizare sp2, formnd o re ea bidimensional . Fiecare atom de carbon formeaz trei leg turi W cu cei trei atomi de carbon vecini formnd ungiuri de 120o i dnd na tere unor re ele hexagonale orientate n aceeala i plan. Al treilea orbital 2p al fiec rui atom de carbon dintr-un plan r mne nehibridizat i con ine un electron neparticipant, ace ti orbitali p se nterp trund formnd un orbital molecular extins, n care to i electronii orbitalilor nehibridiza i ai atomilor de carbon dintr-un plan sunt comuni, mobili, apar innd tuturor atomilor din plan.

Astfel, cristalul de grafit este format din straturi plane de atomi de carbon, care sunt aranja i n hexagoane sub form de faguri i lega i ntre ei prin leg turi slabe, de tip van der Waals.

Fig. 2. Structura chimic a grafitului

Propriet ile grafitului stare de agregare grafitul este un solid de culoare neagr , care sublimeaz la o temperatur de 3825C, energia necesar ruperii leg turilor de C fiind foarte mare; duritate mic 1 pe scara Mohs, sub ac iunea unor for e mecanice straturile hexagonale putnd fi presate u or.

stratificate;

densitatea grafitului este mic

de 2,26 g/cm3, datorit

structurii

propriet ile electrice ale grafitului pot fi explicate pe baza

anizotropie (varia ia propriet ilor n func ie de direc ie). Astfel, n plan paralel cu atomii, grafitul se comport ca un conductor metalic, n timp ce perpendicular pe planuri, grafitul secomport ca un semiconductor. sunt influen ate de anizotropie, astfel conductibilitatea termic este de 200 ori mai mare n planurile paralele, dect n plan perpendicular.

propriet ile

termica

propriet i magnetice grafitul dup o tratare pirolitic (nc lzire);

devine magnetic bipolar numai

propriet ile lubrifiante ale grafitului po fi explicate datorit clivajului u or al cristalelor, straturile de atomi pot aluneca unul n raport cu altul; propriet i optice, grafitul prezint un indice de refrac ie n = 1,932,07 (ro u). Grafitul absoarbe lumina datorit electronilor delocaliza i (culoare neagr );insolubil n acizi, ap sau al i solven i nepolari;

reactivitate chimic grafitul este mai reactiv dect diamantul. Este

Sintetic grafitul se ob ine prin coxificarea (nc lzirea sub un curent de aer la 3000 C) a materialelor bogate n carbon, cum sunt c rbunele brun, antracitul, petrolul).

Fulerena Fullerene reprezint cea de-a treia form alotropic a carbonului; a fost descoperita n anul 1985 n timpul unor experimente de spectroscopie laser de la Rice Univ