ELEKTRONSKA TEORIJA VALENCIJE- atomi svih plemenitih plinova, osim helija, imaju u svojoj vanjskoj ljusci osam elektrona OKTET - atom helija ima dva elektrona DUBLET - zbog takve elektronske konfiguracije oni su stabilni i ne reagiraju s atomima drugih elemenata Prema Lewisovoj (G.N.Lewis) elektronskoj teoriji valencije: sposobnost meusobnog povezivanja atoma upravo je u tome da oni nastoje poprimiti elektronsku konfiguraciju plemenitih plinova, jer takva konfiguracija ima NAJNIU ENERGIJU i zato je najstabilnija. - za postizanje takve konfiguracije atomi elemenata s lijeve strane p.s. nastoje odbaciti, a oni s desne strane primiti elektrone - elektroni kojima je mogue prelaenje s jednog atoma na drugi, nalaze se u vanjskim ljuskama, odnosno valentnim orbitalama

Sposobnost spajanja nekog atoma s drugim istovrsnim ili razliitim atomima zove se VALENCIJA, a ona je odreena elektronima u vanjskim orbitalama (valentnim), pa se ti elektroni zovu VALENTNI.

KEMIJSKA VEZA1. IONSKA, HETEROPOLARNA VEZA 2. KOVALENTNA, ATOMSKA (HOMEOPOLARNA) VEZA 3. METALNA VEZA 4. KOORDINATIVNO KOVALENTNA VEZA (kompleksni spojevi)

1. Ionskom vezom povezuju se atomi metala lijeve strane p.s. elemenata s atomima nemetala desne strane p.s. pri emu atomi metala otputaju elektrone iz valentne ljuske, te oni prelaze u valentnu ljusku nemetala nastaju IONI. - molekula ionskog spoja: elektrostatske veze izmeu kationa i aniona npr. 11Na + 17Cl Na+ + ClNa+ Cl+ 17p+

11p+ 2 8 1

+

17p+ 2 8 7

11p+

2 8 10 e10

2 8 8 18 e18

Na 1s2 2s2 2p6 3s1 Na+ 1s2 2s2 2p6

Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Ne

Ar

LEWIS uveo prikazivanje elektrona valentne ljuske kao tokice

Na+ + Cl-

NaCl molekula soli sadri jedan ion natrija i jedan ion klora koji se u kristalnoj strukturi dre na okupu povezani vrstim elektrostatskim silama o o o o Cl o oo Mg + o o o Cl o 2+ Mg + 2 o oo oo o o Cl o o o

Npr. CaO

Ca

oo Oo ooo

Ca 2+

+

O 2-

kalcij - ion

oksid - ion

pravi ioni meusobno povezani elektrostatskim silama

Karakteristike ionskih spojeva 1) grade kristalne reetke koje su vrlo stabilne 2) imaju visoko talite 3) teko se deformiraju 4) topljivi su u vodi, pri emu nastaju hidratizirani ioni 5) vodene otopine ionskih spojeva su vodii II reda tj. elektroliti Na+ Cl Tipini kristalni ionski spoj: NaCl prostorno centrirana kubina reetka (Na+) - plono centrirana kubina reetka (Cl-) 5,38

2. Kovalentna veza

- ovom vezom meusobno se povezuju atomi nemetala na taj nain da ostvaruju (tvore) zajedniki elektronski par (ili vie njih), tako da svaki sudionik veze (svaki element) daje po jedan elektron u zajedniki par - elektronski par istovremeno pripada i jednoj i drugoj jezgri - zajedniki elektronski par kovalencija - prikazuje se crticom - nastaju molekule H2 O2 N2

HHJednostruka kovalentna veza

O

O

Dvostruka kovalentna veza Trostruka kovalentna veza

N

N

Ovo su nepolarne molekule, jer je raspored elektrona u molekuli simetrian (elektronski oblak je simetrino rasporeen oko atomskih jezgri).

Molekula vodika (H2)

Dva vodikova atoma jednako dijele elektrone, te stvaraju kovalentnu vezu

Polarne molekule imaju nesimetrian raspored elektrona u molekuli

HBr

H2O

NH3

- elektroni na strani broma

- elektroni na strani kisika

- elektroni na strani duika

Polarne molekule otapaju ionske spojeve, naruavaju njihovu kristalnu strukturu i tako dolazi do otapanja + + +- - -+ -+ Cl - +Npr. + +- Na -+ -+ + ++ -

- molekule vode okruuju ione Na+ i Cl u NaCl svojim suprotno nabijenim dijelom molekule i tako dolazi do razbijanja kristalne reetke natrijevog klorida i njegovog otapanja VALENCIJA ATOMA u molekuli kovalentnih spojeva predstavlja elektronski par. VALENCIJA sposobnost atoma nekog elementa da se povezuje s atomima drugog elementa.

H2O

H jednovalentni atom O dvovalentni atom

NH3

N trovalentni atom H jednovalentni atom

HCl

H jednovalentni atom Cl jednovalentni atom

iliZajedniki elektronski par

3. Metalna veza - nastaje meusobnim povezivanjem atoma elemenata lijeve strane p.s. i prijelaznih elemenata - oni grade metale (84 metala u p.s.) - osim ive, svi su metali u vrstom stanju i imaju (preteno): - visoko talite i vrelite - dobri su vodii elektriciteta (vodii I reda) - mogu se kovati, valjati, izvlaiti - veinom su bijelometalnog sjaja

P.Drude (1900.) elektronska teorija metalne veze U metalu postoje slobodni, nelokalizirani elektroni u obliku elektronskog plina

Elektronski plin (slobodni valentni elektroni)

Pozitivni metalni ioni (jezgra + unutarnji elektroni)

H.A.LORENTZ (1923.) proiruje ovu teoriju objanjavajui da metalna veza nastaje tako da atomi metala odbace valentne elektrone - ioni metala nalaze se u obliku kristalne reetke (metalna reetka), a povezuje ih slobodni elektroni koji su rasporeeni oko atoma (kationa) u obliku elektronskog oblaka.

.

Na

Na

Na+

:

Na+

- elektroni u meuprostoru izmeu pozitivnih iona metala koji kao da su uklopljeni u elektronski plin

MOLEKULSKE ORBITALE- prema teoriji molekulskih orbitala objanjava se graa molekula - npr. spajanjem dvaju atoma vodika nastane nova estica molekula, koja se sastoji od dvije jezgre, a oba elektrona su zajednika zauzimaju odreene energijske nivoe, tzv. MOLEKULSKE ORBITALE. - energijski nivoi elektrona u molekuli i pojedinanih atoma se razlikuju Dvije atomske orbitale pojedinih atoma vodika dat e dvije molekulske orbitale razliitih energija.

Porast energije H atomska orbitala

H atomska orbitala

H2 molekulske orbitale

Elektroni suprotnih spinova zauzet e molekulsku orbitalu nie energije, pri emu nastaje molekula H2 i oslobaa se energija veze. - meutim, ako su elektroni istih spinova nee nastati molekula H2 i nee se osloboditi energija. USMJERENOST KOVALENTNE VEZE U PROSTORU MOLEKULSKE HIBRIDNE ORBITALE - nastajanje kovalentne veze objanjava se sparivanjem elektrona suprotnih spinova, tj. nastaje zajedniki elektronski par (oblak) koji okruuje obje jezgre - to se zapravo moe dogoditi kada su atomske valentne orbitale blizu, pa moe doi do njihovog preklapanja. - preklapanje atomskih valentnih orbitala i nastajanje novih (mijeanih) zove se HIBRIDIZACIJA, a orbitale HIBRIDNE.

HF H

sp hibridizacija - veza F

1

9

1s1

1s2 2s2 2p5 px py pz H H-F

+

s orbitala

pz orbitala

HIBRIDNA ORBITALA

H2O8

O

1s2 2s2 2p4 sp2 - hibridizacija

H

H

hibridizacija

NH37N

1s2 2s2 2p3 H H H sp3 - hibridizacija

hibridizacija

CH46

C

1 s2 2 s2 2 p2 sp3 - hibridizacija

2 s2 H

2 p2 H H H

hibridizacija

Prikaz molekulskih hibridnih orbitala u strukturi CH4, NH3, i H2O

4. Koordinativno kovalentna veza - poseban tip kovalentne veze u kojoj samo jedan sudionik veze daje svoj par elektrona koji postaje zajedniki elektronski par u zajednikoj vezi Nastajanje hidronium iona H3O+ HCl + H2O H3O+ + Cl-

H + - (proton iz HCl) prelazi u zajednicu s H2O ( proton se vee na slobodni elektronski par kisika) i tako nastaje hidronium ion H3O+ i ostaje Cl- (anion). Otapanje amonijaka u vodi NH3 + H2O NH4+ + OH-