KMIAI KTS

1. Elsdleges kmiai ktsek (E > 100 kJ/mol) a/ Ionos kts (Kossel 1916) x > 2 elfordulsa: - ionrcsos anyagokban b/ Kovalens kts (Lewis 1916) x < 0,5 elfordulsa: - molekulkban - atomrcsos anyagokban c/ Fmes kts x ~ 0 elfordulsa: fmekben

2. Msodlagos kmiai ktsek (E < 100 kJ/mol) - diszperzis klcsnhats - dipl-dipl (induklt dipl) klcsnhats - hidrognkts

IONOS KTS S IONRCSOS ANYAGOK

Az elektronaffinits energija soha nem olyan nagy, hogy kompenzlja az ionizcis energit.

M (g) M+ (g) + e Ei(M)

X(g) + e X (g) Eea(X)

Akrmi is M s X

Ei(M) > Eea(X) Ei(M) + Eea(X) > 0 endoterm

Exoterm folyamatban nem kpzdhetnek ionok???

NEM!!!!!

2Al + 3Br2 2AlBr3 rettenten exoterm

2Na + Cl2 2NaCl nagyon exoterm

Az elektronaffinits s az ionizcis energia gzhalmazllapotra vonatkoz tulajdonsg.

Norml hmrskletek esetn az ionok ltalban nem kpzdnek gz halmazllapotban!!!

Ionos vegyletek: rendezett kristlyszerkezettel rendelkez szilrd anyagok (esetleg folyadkok)

Kristlyrcs: ers elektrosztatikus klcsnhatsok tartjk ssze

IONOS KTS S IONRCSOS ANYAGOK RCSENERGIA

MX (s) M+ (g) + X (g) U, kJ/mol

Az az energia, amely ahhoz szksges, hogy az ionos szilrd anyag gzhalmazllapot ionjaira essen szt

mindig nagy pozitv rtk

pl.: LiF 1036 kJ/mol, CaO 3401 kJ/mol

Meghatrozi:

A rcs geometrija (azaz a kzeli szomszdos ionok szma s tvolsga)

A rcsban tallhat ionok tltse

Eredete: tltsek kzti klcsnhats,

Coulomb-trvny (erre) 221

d

zzkF

tvolsg

tltsek

Coulomb-lland

Energira

d

zzkE 21

Azonos eljel tltsek: taszts

Ellenttes eljel tltsek: vonzs

Azonos tltsek: pozitv energia

Ellenttes tltsek: negatv energia

sszegezni kell a rcsban tallhat valamennyi

ionprra.

RCSENERGIA

Az az energia, amely akkor szabadul fel, amikor 1

mol ionos szilrd anyag kpzdik gzllapot

ionokbl.

Szmolsa: d

zzMkU 21

M: Madelung-lland (rcstpustl fgg) zi: az ion tltse d: ionok tvolsga

i d

dM 0i)(

k,j,i

kji

kjiM

222

1)(NaCl-ra:

74756,1......5/242/63/82/126M

RCSENERGIA (U)

Born-Haberciklus NaCl-ra:

Na (s) + Cl2 (g)

Na (g) + Cl2 (g)

Na (g) + Cl (g)

Na+ (g) + e + Cl (g)

Na+ (g) + Cl (g)

NaCl (s)

ionizci

ktshasads

prolgs

elektronaffinits

-rcsenergia

brutt kmiai reakci

A NaCl szerkezete:

Na+ s Cl ionok rcspontokban

minden Na+ krl legkzelebbi szomszdknt 6 Cl tallhat oktaderes elrendezdsben

minden Cl krl legkzelebbi szomszdknt 6 Na+ tallhat oktaderes elrendezdsben

Na+

Cl-

Cl- Cl

-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

plcikk s golyk NaCl trkitltses modell

NaCl

plcikamodell

NaCl

vzszerkezet

NaCl

NaCl S (NaCl)

vezredek ta ismert s hasznlt anyag

Kereskedelmi jelentsg

Az emberi szervezet szmra napi ~ 5 g szksges

Kristlyos formja: HALIT

Ktfle lelhely:

tengerek s cenok (beprls)

bnyk: si tengerekbl htramaradt s

S ellltsa beprlssal: SLEPRL

pl.: Seovlje (Szlovnia)

SBNYK

pl.: Wieliczka (Lengyelorszg)

A CsCl szerkezete:

Cs+ s Cl ionok a rcspontokban

minden Cs+ krl legkzelebbi szomszdknt 8 Cl tallhat kbs elrendezdsben

minden Cl krl legkzelebbi szomszdknt 8 Cs+ tallhat kbs elrendezdsben

Cs+

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl- Cl

-Cl

- Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl

-

Cl-

Cl-

Cs+

F Cl Br I O2

Li+ 1036 853 807 757 2925

Na+ 923 787 747 704 2695

K+ 821 715 682 649 2360

Be2+ 3505 3020 2914 2800 4443

Mg2+ 2957 2524 2440 2327 3791

Ca2+ 2630 2258 2176 2074 3401

Al3+ 5215 5492 5361 5218 15916

Rcsenergik (kJ/mol)

emlkeztet:

d

zzkE 21

Kulcsfogalmak

kovalens kts = covalent bonding

ionkts = ionic bond

fmes kts = metallic bond

elsdleges kmiai kts = primary chemical bond

msodlagos kmiai kts = secondary chemical bond

rcsenergia = lattice energy

Madelung-lland = Madelung constant

Born-Haberciklus = Born-Haber cycle

halit = halite

Oktettszably

Egy egyszer szably (nem trvny), amelynek a segtsgvel rtelmezni lehet, illetve meg lehet jsolni a fcsoportbeli elemek vegyleteinek az elektronszerkezett:

A fcsoportbeli elemek olyan vegyleteket alkotnak, melyekben nyolc elektron helyezkedik el a kls elektronhjukon.

vagy

A fcsoportbeli elemek olyan vegyleteket alkotnak, ahol nemesgzszerkezet, azaz teltett s s p plyk tallhatk a vegyrtkhjukon.

Az alklifmek knnyen leadjk az ns1 vegyrtk-elektronjukat, gy elrik az elttk lv sorban tallhat nemesgz elektronszerkezett.

Az alklifldfmek knnyen elvesztik mindkt ns2 vegyrtk-elektronjukat, gy k is nemesgz-szerkezetek lesznek.

A brcsoport elemei knnyen leadjk mindhrom ns2np1 elektronjukat, gy nemesgz-szerkezetek lesznek.

A halognek knnyen felvesznek egy elektront, ezltal az eredetileg ns2np5 elektronszerkezetkbl ns2np6 lesz, azaz meg fog egyezni a mellettk, ugyanazon sorban tallhat nemesgz szerkezetvel.

A nemesgzok alapveten inertek; csak nagyon ritkn adnak le vagy vesznek fel elektront.

Az oktettszably kovalens ktseknl is alkalmazhat..........

Oktettszably

KOVALENS KTSEK

Elektronpr megosztsval ltrejv kts

H H HH

436 kJ/mol energia leadsa

436 kJ/mol energia elnyelse

A H2 kts kpzdsnek potencilis energija

En

erg

ia (

kJ/

mo

l)

H-H tvolsg ()

LEWIS-KPLETEK

valamennyi atom vegyrtkelektronjait pontokkal jelli

a pontok elhelyezse mutatja, hogy hogyan helyez-kednek el a vegyrtkelektronok a molekuln bell

a nem-vegyrtkelektronok (atomtrzsben lv elektronok) nem vesznek rszt a ktsek kialaktsban

OKTETTSZABLY: valamennyi atom arra trekszik, hogy nyolc vegyrtkelektron vegye krl (kivtel: H 2)

HH H:H hidrognmolekula

kt elektronpr

nemkt elektronpr

1 kt elektronpr 3 + 3 nemkt elektronpr

2 kt elektronpr 2 nemkt elektronpr

4 kt elektronpr

Az oktettszably megsrtse

TBBSZRS KTSEK

NN

:N:::N: nitrognmolekula

O::O oxignmolekula

ketts kts

hrmas kts

MOLEKULK ALAKJA

Rszletes ksrleti adatot fleg diffrakcis mrsekbl kaphatunk

VSEPR: Valence Shell Electron Pair Repulsion theory (vegyrtkelektronpr-tasztsi elmlet)

Felrjuk a molekula Lewis-szerkezett

Megszmoljuk, hogy hny elektronfelh van a kzponti atom krl (n)

elektronfelh = kt vagy nemkt elektronpr

a tbbszrs ktsek egyetlen elektronfelhnek szmtanak

VSEPR

Az elektronfelhk tasztjk egymst s olyan helyzetet vesznek el, hogy egymstl a legtvolabb lehessenek

Kt nemkt elektronpr jobban tasztja egymst, mint kt kt

Az elektronfelhk helyzett kizrlag a szmuk hatrozza meg

A molekula geometrijt az elektronfelhk helyzete, a kt elektronok szma (X), valamint a nemkt elektronok szma (E) hatrozza meg

n X E jells molekula geometrija plda

2 2 0 AX2 lineris CO2

3 3 0 AX3 skhromszg BF3

3 2 1 AX2E V-alak SO2

4 4 0 AX4 tetraderes CH4

4 3 1 AX3E trigonlis piramis NH3

4 2 2 AX2E2 V-alak H2O

5 5 0 AX5 trigonlis bipiramis PCl5

5 4 1 AX4E szablytalan tetrader SF4

5 3 2 AX3E2 T-alak ClF3

5 2 3 AX2E3 lineris XeF2

6 6 0 AX6 oktaderes SF6

6 5 1 AX5E ngyzetes piramis BrF5

6 4 2 AX4E2 skngyzetes XeF4

AX2

AX3

Lineris

Sk-hromszg

AX2E

AX4

V-alak

Tetrader

AX3E AX2E2

V-alak Trigonlis

piramis

AX4E AX5

Trigonlis bipiramis

Szablytalan tetrader

AX2E3 AX3E2

T-alak Lineris

AX6

oktaderes

AX4E2 AX5E

ngyzetes piramis

Sk-ngyzetes

OKTETTSZABLY TMUTAT KOVALENS MOLEKULKHOZ

C, N, O, F: molekulkban majdnem mindig oktett

C: 4 kts N: 3 kts O: 2 kts F: 1 kts

Cl, Br, I: a nagy elektronegativits elemekkel (O, F) kpzett vegyletek kivtelvel oktett

B: ltalban 3 kts (6 elektron), jellegzetes szerkezetek, Lewis-sav

Al, Ga, In, Tl: ltalban ionos vegyletek

H: mindig 1 kts

A LEWIS-SZERKEZET FELRSA

1. Szmoljuk ssze a vegyrtkelektronokat, a negatv tltseket adjuk hozz, a pozitvakat vonjuk le

pl. SF4 6 + 4 7 = 34

2. Alkossunk egyszeres ktseket a kzponti atom krl F

SF

F F

3. A megmarad elektronokbl a terminlis atomokon hozzunk ltre oktetteket.

34 8 = 26

4. Ha maradt mg elektronpr, tegyk a kzponti atomra.

5. Ha nem maradt elektronpr, de a kzponti atomon mg nincs oktett, hasznljuk a terminlis atom nemkt elektronprjait ketts ktsek alkotsra.

H2CO3

24 elektron O

CO OH

H

O

CO OH

H

O

CO OH

H

A LEWIS-SZERKEZET FELRSA

Kulcsfogalmak

oktettszably = octet rule V-alak = angular

Lewis-szerkezet = Lewis dot structure lineris = linear

oktettszably-srts = octet rule violation

molekulaalak = molecular geometry

skhromszg = trigonal planar

teraderes = tetrahedral oktaderes = octahedral

trigonlis piramisos = trigonal pyramidal

trigonlis bipiramisos = trigonal bipyramidal

skngyzetes = square planar T-alak = T-shaped

szablytalan terader = seesaw

TBBATOMOS MOLEKULK LEWIS-SZERKEZETE

etn: C2H6 C C

H

H

H

H

H

H

N NH

H

H

H

O O

HH

CC

OC

CH

H

H

H HHH

H

H

Hhidrazin: N2H4

hidrogn-peroxid: H2O2

dietil-ter

C4H10O C2H5OC2H5

CH3CH2OCH2CH3

REZONANCIA

Egynl tbb Lewis-szekezet lehetsges

plda: O3 zon

rezonancianyl

A kt rezonanciahibrid csak a vegyrtkelektronok eloszlsban klnbzik

A valdi szerkezet a kett tlaga: a kt oxign-oxign kts egyenrtk!

PLDK REZONANCIRA

NO3 nitrtion

O

NO O

O

NO O

O

NO O

O

CO O

O

CO O

O

CO O

2 2 2

CO32 karbontion

Molekuln belli elektronmrleg

Soha nem jelentenek tnyleges tltst az atomokon

Fggenek a kivlasztott rezonanciahibridtl

szma

lektronokvegyrtke

lv atomban az ktsben a

szma

lektronokvegyrtke

lv atomban szabad a

TLTSFORMLIS

FORMLIS TLTSEK

szma

elektronok

nemkt

szma

elektronok

kt

szma

lektronokvegyrtke

lv atomban szabad a

TLTSFORMLIS2

1

FORMLIS TLTSEK

ammniumion

N: 5 8/2 = +1

H: 1 2/2 = 0

O

NO O

N: 5 8/2 = +1

O: 6 4/2 4 = 0

O: 6 2/2 6 = 1

szn-dioxid

C: 4 8/2 = 0

O: 6 4/2 4 = 0

br-trifluorid

B: 3 6/2 = 0

F: 7 2/2 6 = 0

A KOVALENS KTS KVANTUMMECHANIKAI LERSA

VB (Valence bond) mdszer: vegyrtkkts

A vegyrtkhjon lv egyes atomplyk klcsnhatsba lpnek ms atomok vegyrtkhjain lv atomplykkal

MO (molecular orbital): molekulaplya

Az eredetileg elklnlt atomplykon lv sszes elektron jonnan ltrejv molekulaplyra kerl ( vagy , kt, nemkt vagy lazt)

A kt elmletbl levonhat kvetkeztetsek nagyon hasonlak.

VEGYRTKKTS-MDSZER

A Lewis-szerkezetek kvantummechanikai httere

ALAPGONDOLATOK:

1. A kovalens ktsek egy elektront tartalmaz atomplyk tfedsvel jnnek ltre.

2. Az atomokon megmaradnak az atomplyk, de az tfed atomplyk mindkt atomhoz tartoznak.

3. Nagyobb tfeds ersebb ktst hoz ltre.

A rezonancia jelensge nagyon fontos.

H2-molekula

tfeds

H2

F2

HF

H: 1s1 H: 1s1

2pz1 2pz

1

F: 1s22s22p5

1s1 2pz1

H: 1s1 F: 1s22s22p5

ss tfeds

pp tfeds

sp tfeds

O2 2pz

1 2pz1 2py

1 2py1

els kts msodik kts

HIBRIDIZCI

A VB-elmlet problmja: az atomplyk irnya alapjn a molekulk ksrletekbl ismert geometrijt nem lehet rtelmezni, pl. CH4, NH3, H2O

Hibridizci: a molekulk alakjnak rtelmezsre hasznlhat eljrs a VB-elmletben

ismert molekulaalak az atomok hibridizcija

Matematikai httr:

ha 1 s 2 (kt atomplya) megoldsa a Schrdinger-egyenletnek, akkor

c11 + c22 is megolds

A SZN HIBRIDIZCIJA

(hn) = c1n(2s) + c2n(2px) + c3n(2py) + c4n(2pz)

1s22s22px12py

12pz0 1s22s12px

12py12pz

1 1s2h11h2

1h31h4

1

promci hibridizci

Hibridplyk (h1, h2, h3, h4):

egymssal egyenrtk plyk tetraderes irnyokban

A hibridplyk hasznlata:

A vegyrtkkts-elmlet szoksainak megfelelen a hibridplyk tfednek ms plykkal s ktseket hoznak ltre

sp3 hibridizci a metnban sp2 hibridizci sznatomon

1s22s22px12py

12pz0 1s22s12px

12py12pz

1 1s2h11h2

1h312pz

1

promci hibridizci

Az etiln VB rtelmezse

H

C

H

C

H

H

etiln: C2H4

sznatomok: sp2 hibridizci

sp hibridizci

1s22s22px12py

12pz0 1s22s12px

12py12pz

1 1s2h11h2

1py12pz

1

promci hibridizci

Az acetiln VB rtelmezse

acetiln: C2H2

sznatomok: sp hibridizci

H C C H

MS ATOMOK HIBRIDIZCIJA

sp3, sp2 s sp hibridizci: nagyon gyakori

sp3 N az NH3-ban, O a H2O-ban

sp3d hibridizci: t egyenrtk hibridplya, trigonlis bipiramisos trszerkezet

pl. P a PCl5-ban

sp3d2 hibridizci: hat egyenrtk hibridplya, oktaderes trszerkezet

pl. S a SF6-ban

MOLEKULAPLYA-ELMLET

Molekulban kttt elektronok: a teljes molekulhoz, s nem egyes atomokhoz vagy atomprokhoz tartoznak

NINCS szksg rezonanciaszerkezetkre!!

1. A molekula minden elektronja molekulaplyn (MO) van

2. A molekulaplyk az eredeti atomplyk lineris kombincijaknt kzeltik (LCAO mdszer = linear combination of atomic orbitals)

3. Az eredetileg kombinlt atomplyknl kisebb energij MO-k KT PLYK

Az eredetileg kombinlt atomplyknl nagyobb energij MO-k LAZT PLYK

4. Az elektronok a plykat az Aufbau elvei alapjn tltik fel (analgia az atomokkal)

5. Ktsrend: a kt s lazt plykon lv elektronprok szma kztti klnbsg

6. Szimmetria-megfontolsok nagyon fontosak annak kivlasztsban, hogy mely atomplykat lehet kombinlni

7. A hatr-molekulaplyk jelentsge

HOMO: highest occupied molecular orbital

a legnagyobb energij betlttt molekulaplya

LUMO: lowest unoccupied molecular orbital

a legkisebb energij betltetlen molekulaplya

MOLEKULAPLYA-ELMLET

MOLEKULAPLYK

(kis grg szigma) s * molekulaplyk

(kis grg p) and * molekulaplyk

A H2 MO LERSA

atom- MO-k atom-

plyk plyk

1s 1s

*

H2 ktsrend 2/2 0 = 1

H2 ktsrend 2/2 1/2 = 0,5

H2 ion

A He2 (??) MO LERSA

atom- MOk atom-

plyk plyk

1s 1s

*

He2 (??) ktsrend 2/2 2/2 = 0 NEM stabil

szerkezet

Az O2 valban paramgneses!! A VB-mdszer ezt a tnyt nem tudja rtelmezni.

HOMO

LUMO

HOMO

LUMO

HOMO

LUMO

AZ IONOK POLARIZCIJA

+ +

idelis ionpr polarizlt ionpr

Az ionok polarizl hatsa: - kation >> anion

- fgg: tlts s sugr = f(z/r) - kedvez: nagy tlts, kis mret (s2p6 > d10)

Az ionok polarizlhatsga: - anion > kation

- fgg: tlts s sugr = f(r/z) - kedvez: kis tlts, nagy mret (s2p6 < d10)

Viszontpolarizci: A kis anion polarizlhatja a nagy kationt d10 >> s2p6

vegylet olvadspont (oC) LiF 870

LiCl 613

LiBr 547

LiI 446 CaCl2 772

HgCl2 276

AZ IONOK POLARIZCIJA A KOVALENS KTS POLARITSA Felttel: elektronegativits-klnbsg x > 0 pl. xB > xA

d

A B

+

Jellemz fizikai mennyisg: diplusmomentum () = qd - q: parcilis tlts - d: tvolsg - mrtkegysg: Debye (D) 1 D = 3,3361030 C m

Tapasztalati formula:

A polris kovalens molekulk %-os ionos jellege = = 16(xB xA) + 3,5(xB xA)

2

HF 41 % NaF 88 % HCl 18 % NaCl 79 % HI 6 %

sszetett molekulk polaritsnak felttelei: - polris kovalens kts - a molekula aszimmetrija

molekula polris apolris AB HCl H2 AB2 H2O CO2 AB3 NH3 BF3 AB4 (AB3X) - (CHCl3) CH4

A KOVALENS KTS POLARITSA MSODREND KMIAI KTERK

1. Diplus-diplus klcsnhats Elforduls: polris molekulk kztt Energia: 1 - 10 kJ/mol

Fgg: , mret, T szablyos elrendezds kondenzlt fzisban:

sszetett rendszerek: dipl ion s dipl - induklt dipl

2. Diszperzis klcsnhats: Elforduls: apolris molekulk kztt Eredete: atommag s elektronburok egymshoz kpesti rezgse Energia: 0,1 - 1 kJ/mol

Fgg: mret, polarizlhatsg 3. Hidrognkts Felttel: - polris HX kts - nemkt elektronpr X-en Energia: 10 - 50 kJ/mol

Elforduls: F-, O- s N-tartalm szervetlen (HF, H2O, NH3) s szerves vegyletek (karbonsavak, aminosavak, fehrjk, nukleinsavak, stb.)

MSODREND KMIAI KTERK

X

X

1

2

3

2 4 2 6 8

X: elektronegativits

ionos kts ionrcs

kovalens kts fmes kts

fmrcs atomrcs

molekularcs

Kulcsfogalmak rezonancia = resonance promci = excitation

rezonanciahibrid = resonance hybrid tfeds = overlap

formlis tlts = formal charge ktsrend = bond order

vegyrtkkts = valence bond csomsk = node

hibridizci = hybridization polarizci = polarization

paramgneses = paramagnetic diplus = dipole

diamgneses = diamagnetic polris = polar

molekulaplya = molecular orbital

hatr-molekulaplya = frontier molecular orbital

kt plya = bonding orbital apolris = nonpolar

lazt plya = antibonding orbital

diplusmomentum = dipole moment

FMEK S FMES KTS

fmek: az elemek kb. 75 %-a

nhny nagyon fontos a htkznapokban

trtnelmi szerep

Bronzkor (bronz = rz s n tvzete)

Vaskor

Aranylz (Kalifornia, Alaszka, Ausztrlia)

kzs fmes tulajdonsgok: szilrd halmazllapot, j vezetkpessg, fmes fny, szrke szn

vltozatos reakcikszsg

alklifmek nemesfmek

Fmek ellltsa

a termszetben csak nhny fm fordul el elemi formban (nemesfmek)

a fmek tbbsge a termszetben vegyletekben fordul el

RC: olyan svny, amely alkalmas a fm ipari ellltsra

Fmek: vegyletekben tbbnyire pozitv ionok

redukci szksges a tiszta fm ellltshoz

Redukci: kmai vagy elektrolitikus

termsarany: a termszetben az arany f elfordulsa

aranymoss:

az arany srsge sokkal nagyobb, mint a kzetek

1 kg-os svjci aranyrd

12,5 kg-os aranyrudak

Magyar aranymoss

N. Lszl Endre:

A Duna aranya

Madch Kiad, Pozsony, 1988

csallkzi aranymoss

ms folyk: Drva, Mura

A dunai arany eredete:

az Alpok aranyban gazdag

rszei

pl. Tauern aranybnyi

Magyar aranymoss

Nyron:

a foly aranyban gazdag partjainak ismerete

az aranylelhely felmrse (aranyfveny)

aranynz lapt

a kzvetlenl a vzparton tallhat aranyfveny feldolgozsa kvetve a napi vzszintingadozst

nagy srsg fekete anyag sszegyjtse

saroglya

mospad

Magyar aranymoss

Tlen:

szrke: az aranytartalm fekete anyag tovbbi dstsa vzben val megfelel szg/intenzits mozgatssal

higany hasznlata:

csak a szabadban, szeles idben

Hg: az arannyal amalgmot kpez, a mosott anyagban lv egyb anyagokkal nem

a Hg-amalgm s az egyb kzet knnyen elvlaszthat

a Hg eltvoltsa melegtssel (amalgmbonts, Hg-prologtats)

termsrz:

ritka

kalkopirit:

CuFeS2

a rz legfontosabb rce

pirit:

FeS2

vasrc

hematit:

Fe2O3

vasrc bauxit:

Al2O3

alumniumrc

Vas s acl

vasrcek redukcija vaskohban

reduklszer: C (koksz)

magas hmrsklet szksges: a koksz gse

salakkpzs: CaCO3 (mszk) s SiO2 (homok)

nyerstermk: nyersvas (~ 4% C, kevs P, Si, S)

ACL: ~ 1% C, gyakorlatilag P s S nlkl, esetleg specilis felhasznlsokra ms elemek hozzadsa, pl. Cr a rozsdamentes aclhoz

Alumniumgyrts

EMLKEZTET!!

HallHeroult-eljrs

kriolit (Na3AlF6) olvadkban oldott Al2O3

1000C, grafitelektrdok

and: O2 O2 + 2e oxidci

katd: Al3+ + 3e Al redukci

brutt reakci: Al2O3 2Al + 1,5O2

A fmes kts elmlete

a Na kristlyszerkezete: 8 legkzelebbi szomszd

nincs elg vegyrtkelektron kln kovalens ktsek ltrehozsra

MODELL

fmionok hromdimenzis rcsa

a vegyrtkelektronok delokalizldnak: egyetlen atomhoz sem tartoznak kzvetlenl

az elektronok knnyen mozognak (vezets)

a szerkezetet knny deformlni (kovalens ktsek felhasadsa nlkl)

A fmek molekulaplya-elmlete

2 atomplya 2 MO

3 atomplya 3 MO

4 atomplya 4 MO

1020 atomplya 1020 MO

SVELMLET:

az MO-k csoportokat (svokat) alkotnak, amelyekben az egyes plyk energija egymshoz kzel van

a svok kztt MO-t nem tartalmaz energia-tartomnyok is vannak

nemcsak fmekre, ms szilrd testekre is hasznos

Flvezetk

olyan anyagok, amelyek elektromos vezetse a szoksos vezetk s szoksos szigetelk vezetse kztt van

plda: Si, Ge

rtelmezs svelmlettel:

a vezetsi s a vegyrtksv kztti energiaklnbsg viszonylag kicsi

energiaklnbsg

gymnt szigetel 520 kJ/mol

germnium flvezet 65 kJ/mol

lom vezet 0 kJ/mol

Flvezetk

DPOLS:szennyezanyagok szablyozott bevitele, a vezetsi tulajdonsgokra nagy hatssal van

plda:

As hozzadsa Si-hoz: n tpus flvezet

a vezetsi svban plusz elektronok

B hozzadsa Si-hoz: p tpus flvezet

hinyz elektronok (lyukak) a vegyrtksvban

Dpolt flvezetk: szmtgpekben alapvet fontossgak

Szupravezetk

olyan anyag, amely gyakorlatilag teljes ellenllst elveszti egy meghatrozott hmrsklet alatt (Tc szupravezetsi hmrsklet)

Felfedezs: Heike Kamerlingh-Onnes, 1911, Hg 4,2 K alatt

Szupravezetk

1911-1986:

kb. 6000 szupravezet, legmagasabb Tc 23,2 K

1986 K. A. Mller s J. G. Bednorz (Svjc)

nmely oxid (kermik) is lehetnek szupravezetk

plda: Tl2Ca2Ba2Cu3O10 Tc = 125 K

Magas hmrsklet szupravezetk Tc > 77 K (a folykony N2 forrspontja)

YBa2Cu3O7 (Tc = 90 K)

KIRALITS S

OPTIKAI AKTIVITS

kirlis molekula: sajt tkrkpvel nem azonos (= nem hozhat fedsbe)

a kiralits jelensge: nemcsak molekulkra, a mindennapi hasznlati trgyakra is

pl. kz, jobb- vagy balkezes golftk

jobb- vagy balmenetes csavarok

Alanin: aminosav, az l anyag fontos pteleme, KIRLIS molekula

H2N

CH

CH3C OH

O

Aminosavak: 20 termszetes aminosav, amely a fehrjk felptsben rszt vesz, a glicin kivtelvel mind kirlis

H2N CH C

H

OH

O

glicin

Kiralits: egy lehetsges ok

aszimmetris sznatom = ngy klnbz csoporthoz kapcsold sznatom

enantiomerek

* *

Optikailag aktv anyagok:

a polros fny skjt elforgat anyagok

kvarckristly

A kirlis molekulk minden fzisban optikai aktiitst mutatnak

kirlis molekulkat tartalmaz oldat

Enantiomerek:

minden fizikai tulajdonsg azonos, kivve a polros fny skjnak forgatsi irnyt

Kmiai tulajdonsgok: csak akkor klnbznek, ha az egyb reaktnsok kzl legalbb egy kirlis

jells:

D (dextro) vagy L (levo) nha d vagy l (hagyomnyos)

(+) vagy (-) (optikai aktivits alapjn)

R vagy S konfigurci (tudomnyos konvenci)

Racm elegy: a kt enantiomer pontosan 1:1 arny elegye

NINCS OPTIKAI AKTIVITS

a fizikai tulajdonsgok eltrhetnek a tiszta enantiomerek tulajdonsgaitl!!!

pl. almasav

S, L, (-) almasav:

olvadspont 102 C r: 0,90 $/g

racm, DL almasav: olvadspont 132 C r: 0,03 $/g

R, D, (+) almasav:

olvadspont 102 C r: 23 $/g

*

AMINOSAVAK:

mind a 19 termszetben elfordul kirlis aminosav L enantiomer

a D enantiomerek a termszetben nagyon ritkk, noha pontosan olyan stabilak, mint az L enantiomerek

a D enantiomereket a szervezet nem ismeri fel

aminosavknt

HOMOKIRALITS a termszetben: a termszetben a kirlis molekulk enantiomerjei kzl csak az egyik fordul el

a HOMOKIRALITS eredete

megoldatlan tudomnyos krds, tbb klnbz elmlet

KLNBZ ENANTIOMEREK

KLNBZ FIZIOLGIAI HATS

Plda: Methorphan

L-methorphan vagy levomethorphan:

rzstelent

D-methorphan vagy dextromethorphan:

khgscsillapt

* *

Louis Pasteur

1848 borksav

A KIRALITS FELFEDEZSE

A BORKSAV KIRALITSA

*

*

*

*

a termszetben

L, (+) borksav: olvadspont 172 C

racm, DL borksav: olvadspont 210 C

D, (-) borksav: olvadspont 172 C

KSBB

egy harmadik fajtt is el lehet lltani

mezo borksav: olvadspont 140 C optikailag nem aktv, NEM KIRLIS

TBB ASZIMMETRIS SZNATOM

n aszimmetris sznatom

ltalban 2n klnbz sztereoizomer, mind kirlis

1 molekula 1 tkrkpi molekula, ENANTIOMER

2n 2 ms sztereoizomer, DIASZTEREOMEREK

BORKSAV

ritka kivtel, 4 sztereoizomer vrhat, de csak 3 ltezik az 'enantiomerprok' egyike nem kirlis

HO

HO

OHH

H

HOH

H

OH

HO

Sznhidrtok: az lvilgban nagyon fontosak, tbb aszimmetris sznatomot tartalmaznak

a termszetben elfordul enantiomerek: mindig D

b-D-glkz

*

*

*

*

*

5 aszimmetris sznatom:

25 = 32 sztereoizomer

enantiomer: b-L-glkz

diasztereomerek: b-L-galaktz, a-D-mannz, b-D-altrz

HLIXEK KIRALITSA

jobb- s balmenet csavarok: HLIX

HLIXEK a termszetben:

DNS = dezoxiribonukleinsav

hlixszerkezet, mindig jobbkezes

aszimmetris sznatomokat is tartalmaz !!

OKTADERES KOMPLEXEK KIRALITSA

en: etiln-diamin H2NCH2CH2NH2

Co(en)33+ komplex: KIRLIS