aCapitolul II

1

Teoria legaturii chimice

---

-se mai

-

-2

naturii acestei atractive, cazulcare doi atomi se apropie unul de . Electronii unui atomsunt din ce ce mai mult de nucleul celuilalt atom, pe

interatomice . Impactul deapropiere a atomilor este mai puternic de electronii dinstratul exterior, fiind pe de o parte mai depropriul nucleu mai puternic de nucleul atomuluivecin, cauza fiind dintre sarcinile pozitive negative .

atractive ale celor nuclee vor conduce la o apropierea celor doi atomi, la o la care respingerea

dintre electronice va compensase va realiza un echilibru . Este posibil ca unii electroni

sa fie a se situa cele nuclee ca cum aransamblului de doi atomi . Este, de asemenea, posibil ca

unii electroni chiar celuilalt, dintre ceidoi atomi (acum ioni) fiind de asemenea de

. de mai susstructurii electronice a ultimului strat, care decide fapt modulcare atomii . 3

4

Comportarea prin seturi dea mai multe categorii de

; comportamentul acestor categorii a safie explicat individual, astfel teorii alechimice . Aceste teorii sunt valabile strict pentru categoriile

de :

- teoria ionice ;

- teoria covalente ;

- teoria metalice .

Teoriile enumerate mai sus, au un succes nu suntuniversal valabile .

Teoria a ionice, 1916 de W.Kossel,presupune faptul atomii elementelor tind omai de gaz nobil, fie prin cedare fie prin acceptare deelectroni, ioni pozitivi sau negativi mai stabiiatomii . dintre ionii de semn opusconduce la o apropiere a acestora, la o la care se

echilibrul cu de respingere dintreelectronice ale acestora .Astfel, natura este

dintre ioni de semn opus .

Teoria rezultatuldintre electronii din stratul exterior, electroni

de octetul de electroni oextrem de . Din

gazele rare, care au 8 electroni pe ultimul strat, sunt practic inertedin punct de vedere chimic, atomi eivederea electronice uneiastabile .

5

metalelor alcaline (v. tab. 1.2.)

Elementele cu 6 -7 electroni pe ultimul strat (cele din grupele VI -

-

Elementele din grupele secundare ale sistemului periodic au pe ultimul strat 1 - -

element.

formarea unui ion negativ, (Cl - ,de exemplu, 3,74 eV) nu este 6

-energia

- atomi,

schema din figura 2.1.

7

Energia de atractie electrostatica a celor doua perechi de ioni luate separat este de , in timp ce pentru cazul in care au fost integrate in structura, aceasta creste in valoare absoluta la

Semnul minus este specific interactiilor atractive.

r/ke2 2

r/ke59,2 2

r E=-Ke2/r

E= -4Ke2/r+2Ke2/r 2

r

r

8

Energia cedata la integrarea ionilor in retea poate determina formarea in continuare a ionilor, proces care este endoterm in ansamblu.Astfel, la formarea NaCl din Na (g) si Cl (g) exista:un proces endoterm - ionizarea Na necesita 5,14 eV: Na Na++e -un proces exoterm - ionizarea Cl ce elibereaza 3,74 eV: Cl+e - Cl-un proces exoterm - integrarea ionilor in retea ce elibereaza~8 eVPe ansamblu procesul este exoterm ceea ce arata ca acesta este sensul natural de desfasurare a reactiei.

9

sarcinile electrice ale ionilor;

10

- se - ion negativ.

cu:

-

-coeficient de dilatare mic;

-deformabile, maleabile sau ductile, deoarece deplasarea unei

-

-

11

-

12

Legatura covalenta se formeaza prin punere in comun de electroni de catre doi atomi intre care exista o diferenta redusa de electronegativitate.Pentru atomii implicati in legatura se realizeaza configuratii electronice stabile, in general cu 8 electroni pe ultimul strat conform teoriei electronice a lui Lewis si Langmuir.Legatura realizata prin intermediul unei singure perechi de electroni se numeste legatura simpla; implicarea a doua perechi de electroni conduce la formarea unei legaturi duble, iar a 3 perechi la legaturi triple.Electronii pusi in comun se numesc electroni participanti si se noteaza schematic printr -o liniuta : Cl -Cl.

13

Exemple de legaturi covalente

Simpla

dubla

tripla

Cl Cl

O O

O

N N 14

la un altul acceptor de electroni.

-o atom donor, cu un atom/ion care nu are realizat

octetul/dubletul pe ultimul strat

15

NH4+

i ai N din amoniac NH 3

incomplet -- molecule donoare, cum

este cazul complexului H 3N BH3.

16

N: B F

H

H

H H

H H

HH

H

H

N+--B- F

-

-

teoria trebuie

formele unor molecule, de exemplu forma piramidala a moleculei NH 3.

- PCl5 -10 electroni pe ultimul strat pentru P, SF 6 -cazul IF 7

17

Polaritatea moleculelor

Legatura covalenta pura se intalneste doar in moleculele homonucleare, adica acelea constituite din atomi identici.Atat legaturile ionice cat si cele covalente heteronucleare nu sunt pure, legaturil e ionice avand si caracter covalent si invers; legaturile reale sunt covalent - polare.Moleculele, desi neutre in ansamblu, poseda un numar de sarcini pozitive, localizate in nucleele atomice si sarcini negative repartizate in jurul acestora. Se poate admite existenta, ca in cazul centrului de greutate, a doua centre ale sarcinilor electrice, unul pentru cele pozitive si unul pentru cele negative.Moleculele in care cele doua centre coincid se numesc nepolare, celelalte fiind molecule polare.

18

Momentul de dipolMoleculele polare pot fi asociate unor dipoli electrici, caracterizati de momentul de dipol :

unde este vectorul de pozitie cu originea in centrul atribuit sarcinilor negative si varful in centrul corespunzator sarcinilor pozitive.Unitatea de masura pentru momentul de dipol este 1 D (Debye) =

Polaritatea moleculelor este rezultatul diferentei de electronegativitate dintre atomii componenti, cei mai electronegativi determinand o crestere a densitatii electronice in apropierea lor.

re

r

Cmx 301033,3

19

Momentul de dipolI n molecula HF, cei doi electroni pusi in comun sunt deplasati spre F, mai electronegativ, fapt ce determina aparitia unei polarizari a moleculei.

este o fractiune a sarcinii elementare

In acest mod, legatura covalenta H -F nu este pura ci are si un

caracter ionic.

r

H F

20

Momentul de dipol al moleculei de apaMomentul de dipol al unei molecule este suma vectoriala a momentelor de dipol ale legaturilor dintre atomii constituienti.

Molecula de apa are un moment de dipol de 1,84D ca rezultat al compunerii geometrice ale momentelor de dipol ale legaturilor O - H (1,54D), ce fac intre ele un unghi de 105o.

Polaritatea moleculelor de apa are mare importanta, ea putand dizolva majoritatea substantelor ionice.

21

Caracterul ionic al legaturii

Momentul de dipol al unei legaturi ionice, ar trebui sa fie egal cu produsul dintre sarcinile ionilor implicati si distanta dintre ei (in A). Raportul dintre momentul de dipol masurat experimental si cel calculat dupa cel cel mentionat anterior este o masura a caracterului ionic al legaturii:

caracterul ionic al legaturii= (%)

Existenta caracterului covalent si in cazul legaturii ionic e poate fi explicata prin deformarea pe care fiecare ion o produce asupra invelisului electronic a ionului vecin de semn opus, cu aparitia unei suprapuneri a acestora.

100calc

exp

22

Caracterul ionic al legaturii

23

A B Caracterul ionic (%)

0.2 1

0.4 4

0.6 9

0.8 15

1.0 22

1.2 30

1.4 39

1.6 47

1.8 55

2.0 63

2.2 70

2.4 76

2.6 82

2.8 86

3.0 89

3.2 92

-

- luciu specific, opacitate;

- ductilitate, maleabilitate;

-electron delocalizat.

24

, coeziunea

ceea ce permite

ale metalelor este

25

asemenea, autorii teoriei au putut determina, folosind elemente de teorie cinetico -

-

26