CHEMIE 1 Hoofdstuk 7 Chemische binding I. HOOFDSTUK 7: Chemische binding I

Vergelijkbare documenten
IV. Chemische binding

IV. Chemische binding

Toets T1 Algemene en Anorganische Chemie. 02 oktober 2013

Deel 2. Basiskennis chemie

Herkansing Toets T1 en T2 AAC. 08 november 2013

gelijk aan het aantal protonen in de kern. hebben allemaal hetzelfde aantal protonen in de kern.

1. Elementaire chemie en chemisch rekenen

INTRODUCTIECURSUS BOUWCHEMIE HOOFDSTUK 2: ATOOMBOUW EN CHEMISCHE BINDING

V.Covalente verbindingen: Ruimtelijke structuur

Cursus Chemie 2-1. Hoofdstuk 2: Chemische bindingen 1. INLEIDING

Toets T1 Algemene en Anorganische Chemie. 01 oktober 2014

Voorkennis chemie voor 1 Ba Geografie

Algemene en Technische Scheikunde

IV. Chemische binding

Uitwerkingen opgaven zelfstudie

VI.Covalente verbindingen: Orbitalen

Vraag 1 : Beschrijf het verschil tussen een atoom en een molecule.

Atoombinding structuurformules nader beschouwd (aanvulling 2.4)

Stamnummer: NPGE: Algemene Scheikunde 6 november u

Niet-metalen + metalen. Uit welk soort atomen is een ionbinding opgebouwd? Geef de chemische formule van gedemineraliseerd water.

a Hoeveel valentie-elektronen heeft elk atoom? Dat wil zeggen: hoeveel elektronen in de buitenste schil? Volgens: K 2 L 8 M 18

In de buitenste schil treffen we telkens 8 elektronen aan (uitzondering: He): s 2 p 6.

Toets 01 Algemene en Anorganische Chemie. 30 september 2015

Tentamen Algemene en Anorganische Chemie. 01 november 2011

ZUIVERE STOF één stof, gekenmerkt door welbepaalde fysische constanten zoals kooktemperatuur, massadichtheid,.

1. Elementaire chemie en chemisch rekenen

1. Elementaire chemie en chemisch rekenen

Tentamen Anorganische Chemie I

Hoofdstuk 8. Redoxreacties. Chemie 6 (2u)

WATER. Krachten tussen deeltjes

Oplossing oefeningen. Deel 1: Elektriciteit

NAAM (in drukletters): Stamnummer:

1. Elementaire chemie en chemisch rekenen

Basisscheikunde voor het hbo ISBN e druk Uitgeverij Syntax media

Toets T2 Algemene en Anorganische Chemie. 30 oktober 2013

Tabellen. Thermodynamica voor ingenieurs, Tabellen 1

Opgave 1. n = m / M. e 500 mg soda (Na 2CO 3) = 0,00472 mol. Opgave 2. m = n x M

Tentamen Chemische Binding NWI-MOL056 Prof. dr. ir. Gerrit C. Groenenboom, HG00.304/065, 17:30-20:30/21:30, 6 feb 2014

WATER. Krachten tussen deeltjes. Intramoleculaire en intermoleculaire krachten

Uitwerkingen Basischemie hoofdstuk 2

Toegepaste Quantumchemie NWI-MOL106 Prof. G. C. Groenenboom en Prof. F. M. Bickelhaupt, HG00.068/HG00.310, 8:30-11:30/12:30, 28 okt 2015

Uitwerkingen opgaven zelfstudie

4 11 juni EINDTOETS THEORIE antwoordmodel

Bij het opstellen van de Lewisstructuur houd je rekening met de octetregel en het aantal valentie-elektronen.

Stoffen, structuur en bindingen

TENTAMEN. Van Quantum tot Materie

LEERPL AN LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN

KLASTOETS GRAAD 11. FISIESE WETENSKAPPE: CHEMIE Toets 4: Materie en materiale 1

Intermoleculaire krachten ELEKTRONEGATIVITEIT, POLAIRE ATOOMBINDING, DIPOOLMOMENT, ION-

5 Formules en reactievergelijkingen

SCHEIKUNDEOLYMPIADE 2018

Algemene Scheikunde. Academiejaar

Chemie: oefeningen zuren, hydroxiden en zouten

Ionen-ionbinding-ionrooster

namen formules ionogene stoffen van Als je de negatieve ionen (behalve OH - ) koppelt aan H + - ionen ontstaan verbindingen die men zuren noemt.

Basisscheikunde voor het hbo ISBN e druk Uitgeverij Syntax media

INTRODUCTIECURSUS BOUWCHEMIE HOOFDSTUK 1: INLEIDING MOLECULEN EN ATOMEN

Inhoud LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN. De leerlingen kunnen

Fosfor kan met waterstof reageren. d Geef de vergelijking van de reactie van fosfor met waterstof.

Inhoud LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN. De leerlingen kunnen

Toegepaste Quantumchemie NWI-MOL106 Prof. G. C. Groenenboom en Prof. F. M. Bickelhaupt, HG00.068/HG00.310, 8:30-11:30/12:30, 28 okt 2015

Bepaal het atoomskelet van de verbinding

Tentamen Anorganische Chemie I

Werkblad: chemische bindingen

Elementen; atomen en moleculen

Leerplan LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen SET 1,2,3 5 een covalente binding beschrijven als een interactie tussen atoomorbitalen.

Gegeven is volgende niet-uitgebalanceerde reactievergelijking waarin X de formule van een verbinding voorstelt:

H10 Analyse. H10.2 Spectroscopie. H10.3 Spectrofotometrie. H10.4 Kwantitatieve analyse. H10.5 Chromatografie

Inleiding 15. Inleidende oefeningen Basisbegrippen fysica en wiskunde 17

vraag A B C D Eventuele illustratie 1s 2, (2sp 2 ) 5, 2p x 1. Het aantal neutronen en electronen. De som van het aantal protonen en neutronen.

Voorkennis chemie voor 1 Ba Bio-ir, Chemie, Fysica en sterrenkunde

5-1 Moleculen en atomen

Wednesday, 28September, :13:59 PM Netherlands Time. Chemie Overal. Sk Havo deel 1

Hoofdstuk 3-5. Reacties. Klas

Cursus Chemie 5-1. Hoofdstuk 5: KWANTITATIEVE ASPECTEN VAN CHEMISCHE REACTIES 1. BELANGRIJKE BEGRIPPEN Relatieve Atoommassa (A r)

ANTWOORDEN TENTAMEN. Van Quantum tot Materie

Voorkennis chemie voor 1 Ba Biologie

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE 2016

Reacties en stroom 1

Uitwerkingen van de opgaven uit: CHEMISCHE ANALYSE ISBN , 1 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 15 Elektrochemie bladzijde 1

PbSO 4(s) d NH 4Cl + KOH KCl + H 2O + NH 3(g) NH 4. + OH - NH 3(g) + H 2O e 2 NaOH + CuCl 2 Cu(OH) 2(s) + 2 NaCl

Wat is de verhouding tussen de aantallen atomen van de elementen Mg, P en O in magnesiumfosfaat?

Wat is de verhouding tussen de aantallen atomen van de elementen Mg, P en O in magnesiumfosfaat?

1 Algemene begrippen. THERMOCHEMIE p. 1

Reactiemechanismen bij halogeenalkanen versie (2)

Scheikunde Samenvatting H4+H5

Atoommodel van Rutherford

1 Si + 1 O 2 1 SiO 2 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 2 Mg + 1 O 2 2 MgO

Hertentamen Algemene en Anorganische Chemie. 07 januari 2011

1 XIII. Oplosbaarheid

Database scheikunde havo- vwo

SCHEIKUNDE KLAS 3 REACTIES SKILL TREE

Klas 4 GT. Atomen en ionen 3(4) VMBO-TG

EXAMEN MIDDELBAAR ALGEMEEN VOORTGEZET ONDERWIJS IN Dit examen bestaat voor iedere kandidaat uit 5 OPGAVEN

SPELLEN:

Tentamen Algemene en Anorganische Chemie. 02 november 2010

UITWERKING CCVS-TENTAMEN 15 april 2019

Tentamen Algemene en Anorganische Chemie

Samenvatting Scheikunde H3 Reacties

Kaliumaluminiumsulfaat is een dubbelzout met drie ionsoorten, twee positieve monoatomische en één negatief polyatomisch.

Transcriptie:

HOOFDSTUK 7: Chemische binding I 1

7.1 DE IONENBINDING metaal M X niet-metaal lage IE e hoge EA kation M + X coulombische attractie: IONAIRE BINDING ionen anion 2

Vb. Li [He] 2s 1 F [He] 2s 2 2p 5 + e e + Li + [He] F [Ne] edelgasconfiguratie LiF (v) kristal groot aantal: g v (condensatie) IONAIRE VERBINDING 3

KRISTALROOSTER: 3-dimensionale, alternerende schikking van en GEEN MOLECULES, WEL FORMULES 4

Vb. Ca [Ar] 4s 2 2 e Ca 2+ [Ar] ( Cl [Ne] 3s 2 3p 5 + e Cl [Ar] ) 2 ionaire verbinding met formule CaCl 2 (elektroneutraliteit) Idem: NaBr, KI, K 2 S, CaO, BaO, BaCl 2,... 5

7.2 ROOSTERENERGIE Probleem: Li (g) Li + (g) + e (g) + 520 kj mol -1 IE F (g) + e (g) F (g) 328 kj mol -1 EA + 192 kj mol -1 ENDOTHERM NIET SPONTAAN 6

Toch: LiF (v) stabilizatie door kristalrooster: E p Li + (g) + F (g) LiF (v) + roosterenergie (RE) RE =? via Born-Haber cyclus wet van behoud van energie 7

RE via Born-Haber cyclus Li (v) + ½ F 2 (g) F LiF (v) 1 mol 25 C 1 atm Max Born (1882-1970) Fritz Haber (1868-1934) 8

RE via Born-Haber cyclus SUBL. Li (v) + ½ F 2 (g) Li (g) DISS. F (g) IE EA F LiF (v) F (g) Li + (g) RE 1 mol 25 C 1 atm Max Born (1882-1970) Fritz Haber (1868-1934) 9

ΔH diss. EA F IE Li ΔH subl. RE LiF RE: drijvende kracht netto ΔH f 10

endotherm! 11

RE (kj mol -1 ) 12

RE (kj mol -1 ) volgens Coulombische attractie (fysica): F q q d + 2 13

RE (kj mol -1 ) volgens Coulombische attractie (fysica): RE q q d + 14

TOEPASSING 7.1 Waarom wordt NaCl gevormd en geen NaCl 2? Na (v) + Cl 2 (g) NaCl 2 (v) ΔH f? 15

TOEPASSING 7.1 Waarom wordt NaCl gevormd en geen NaCl 2? SUBL. Na (v) + Cl 2 (g) NaCl 2 (v) ΔH f? Na (g) DISS. F 2 Cl (g) 2 Cl (g) IE 1 + IE 2 2 EA Na 2+ (g) RE 16

TOEPASSING 7.1 Oplossing: 17

7.3 SOORTEN STABIELE IONEN Nodig: stabiele e configuratie via: e opname of e afgifte IE, EA, RE 1) Ionen met de edelgasconfiguratie 1s 2 [He] Li + 1s 2 H 1s 2 Be 2+ 1s 2 18

ns 2 np 6 (n = 2, 3, 4,...) Na +, Mg 2+, Al 3+ [Ne] O 2, F K +, Ca 2+ [Ar] S 2, Cl Rb +, Sr 2+ [Kr] Se 2, Br Cs +, Ba 2+, La 3+ [Xe] I 19

2) Ionen met een pseudo-edelgasconfiguratie n n d 10 n d 10 (n+1) s 2 3 Cu +, Zn 2+, Ga 3+ As 3+ 4 Ag +, Cd 2+, In 3+ Sn 2+, Sb 3+ 5 Au +, Hg 2+, Tl 3+ Tl +, Pb 2+, Bi 3+ 20

3) 3d-metaalionen geen edelgasconfiguratie mogelijk e weg uit 4s orbitaal soms ook e weg uit 3d orbitaal Zn [Ar] 3d 10 4s 2 Fe [Ar] 3d 6 4s 2 Zn 2+ [Ar] 3d 10 Fe 2+ [Ar] 3d 6 Fe 3+ [Ar] 3d 5 Cu [Ar] 3d 10 4s 1 Cu 2+ [Ar] 3d 9 21

7.4 IONENSTRAAL Via X-stralendiffractie op kristallen van ionaire verbindingen: kernafstanden a en b hoe uitsplitsen? 22

a = 241 pm = b = 362 pm = r Cl + r Li + 2r Cl + r Li r Cl = 60 pm = 181 pm IONENSTRAAL (variaties in waarden) 23

Ǻ (10-10 m) pm [Ne] [Ne] 24

25

Vergelijking atoomstraal - ionstraal kation atoom anion atoom e + e r + < r r > r Z eff > Z eff e repulsie Z eff < Z eff e repulsie 26

7.5 DE VORMING VAN DE COVALENTE BINDING Verschillende bindingsmodellen: 1) Gelokaliseerd elektronbindingsmodel < periodiek systeem 1902 elektronenpaar als bindingselement Lewis-theorie : OCTETREGEL 27

2) Valentiebindingsmodel < golfmechanica van het ATOOM 1930 overlap van waarschijnlijkheidszones HYBRIDISATIE 3) Moleculair orbitaalmodel 1932 < golfmechanica van het MOLECULE waarschijnlijkheidszones over het hele molecule 28

Lewis-theorie OCTETREGEL H 8 elementen in 2 e en 3 e periode HF, H 2 O, NH 3, CH 4 H 2 H H e paar C N O F 29

Vb. Cl 2 LEWIS-NOTATIE [Ne] Cl 3s 2 3p 5 [Ne] Cl 3s 2 3p 5 IE Cl te hoog EA Cl hoog geen ionaire binding e samen delen Cl Cl COVALENTE BINDING elk Cl-atoom heeft edelgasconfiguratie [Ar] 30

Vb. O 2 O + O O O [He] 2s 2 2p 4 O O N 2 N + N N O N N N [He] 2 [Ne] 2s 2 2p 3 31

Vb. H 2 H + H H H 1s 1 2 [He] H H LEWIS STRUCTUREN 32

Tussen niet-identieke atomen: Vb. 3 H + N H N H H 2 H + O H O H C + 2 O O C O 33

Coördinatief covalent: e paar geleverd door 1 atoom H H + Vb. H N H + + H N H H H 4 bindingen identisch H H N H + ammoniumion H 34

7.6 BINDINGSENERGIE of BINDINGSSTERKTE 1 mol A B 1 mol A + 1 mol B ΔH 0 = BE (bindingsenergie; endotherm) Vb. H 2 (g) 2 H (g) ΔH 0 = 435 kj mol -1 = BE (H H) HCl (g) H (g) + Cl (g) ΔH 0 = 431 kj mol -1 = BE (H Cl) N 2 (g) 2 N (g) ΔH 0 = 941 kj mol -1 = BE (N N) 35

Bij de vorming van de binding komt de BE vrij! H (g) + Cl (g) HCl (g) ΔH 0 = 431 kj mol -1 BE geldig voor: gasfase 25 C 1 atm covalente binding 36

INFO Bij de terugkeer van de space shuttle in de dampkring: T 1500 K aan de neus: N 2 (g) 2 N (g) O 2 (g) 2 O (g) endotherm afkoelend effect!! T 450 K langs de romp: 2 N (g) N 2 (g) 2 O (g) O 2 (g) exotherm 37

BE s zijn gemiddelden! Tabel 7.2 BE (kj mol -1 ) Vb. H CF 3 430 H CCl 3 380 H CBr 3 378 H C 413 kj mol -1 H O H 501 H O 425 H O 467 kj mol -1 38

BE s en bindingsorde Vb. C C C=C C C 347 614 839 kj mol -1 BE s en EN (binnen dezelfde groep) Vb. F F F Cl F Br Δ(EN) 0 1,0 1,2 BE (kj mol -1 ) 159 193 212 39

BE s en n (periode) of d A A afstand Vb. H H C C Si Si 432 345 220 kj mol -1 Cl Cl Br Br I I 243 193 151 kj mol -1 40

BE s toepassen voor berekening ΔH 0 reacties Vb. 2 NH 3 (g) + 3 Cl 2 (g) N 2 (g) + 6 HCl (g) ΔH 0? Bindingen breken: 6 N H 6 391 kj 3 Cl Cl 3 243 kj Bindingen vormen: 1 N N (1 945 kj) 6 H Cl (6 427 kj) netto: ΔH 0 = 432 kj 41

0 Vb. H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) (x) ΔH x? Gegeven: BE (kj mol -1 ) H 2 (g) 2 H (g) 432 (a) Cl 2 (g) 2 Cl (g) 243 (b) HCl (g) H (g) + Cl (g) 427 (c) (x) = (a) + (b) 2 (c) 0 ΔH x = (432 + 243 854) kj mol -1 = 179 kj mol -1 42

Covalente bindingslengte: d (< X-stralendiffractie) Bindingslengte als BE bindingsorde 43

7.7 OVERGANG IONAIR - COVALENT Typisch ionair: metaal + niet-metaal vb. CsF lage IE hoge EA Typisch covalent: 2 identieke niet-metalen vb. Cl 2 tussenliggende gevallen 44

Overgang covalent - ionair: 100 % covalent Vb. Cl 2, H 2, N 2,... gepolariseerd covalent Vb. H F, Cl I,... iondistortie Vb. CaCl 2, TiCl 4,... 100 % ionair Vb. NaCl, CsF,... 45

d A-B A B gepolariseerd covalent als Δ(IE, EA) gepolariseerde covalente binding dipoolmoment µ: µ= d e A B 46

Vb. HF H F EA F > EA H IE F > IE H 47

Elektrische condensator: E 0 Elektrisch veld E 0 Polaire molecules ondergaan een torsie: τ = µ HF E 0 E = E 0 E E µ HF dipoolmoment Polaire molecules verzwakken het elektrisch veld E 0 E diëlektricum 48

Berekening van het ionair bindingskarakter van een covalente binding: Vb. HCl H Cl EA H < EA Cl polarisatie H Cl elektrische dipool d H Cl dipoolmoment µ: µ= d e H Cl Exp. via X-diff.: d H Cl = 1,27 10-10 m 49

Indien 100% ionair: e= 1,6 10-19 C H + Cl µ= 1,6 10-19 C 1,27 10-10 m = 2,03 10-29 C m µ = 6,08 D 1 D Indien 100% covalent: e= 0 C (1 Debye) = H Cl µ= 0 D 3,34 10-30 C m Experimenteel: H Cl µ exp = 1,03 D 1,03 % ionair: 100% = 16,9 % 6,08 50

7.8 ELEKTRONEGATIVITEIT (EN) covalente binding - apolair zelfde IE, EA A A µ= 0 -polair A δ + B δ IE A IE B EA A EA B µ 0 EN = vermogen om in COVALENTE BINDING naar zich toe te trekken 51

Pauling-schaal Vb. H 2 2 H 432 Br 2 2 Br 193 BE (kj mol -1 ) H Br H + Br 363 313 indien geen polarisatie EXP. VERWACHT = ½(432+193) Linus C. Pauling (1901-1994) Extra stabiliteit (50 kj mol -1 ) < polariteit < Δ(EN) H δ + Br δ 52

Pauling-schaal A B omrekeningsfactor kj mol -1 ev - Δ(EN) = EN A EN B = 0,102 Δ - Δ = BE A-B ½(BE AA + BE BB ) - EN F = 4 CONVENTIE 53

Vb. H Br Δ = 50 kj mol -1 Δ(EN) = 0,102 = 0,72 50 Periodiek systeem: EN H = 2,1 EN Br = 2,8 Δ(EN) = 0,7 Uit Δ(EN) karakter van de binding 54

Trend in elektronegativiteit EN: 55

Δ(EN) 56

Tabel 7.6 distorsie 57

TOEPASSING 7.2 Δ(EN) 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,5 0,0 58

7.9 LEWIS-STRUCTUREN Voorstelling - molecule - polyatomisch ion met: - elementsymbolen - bindende e paren (BEP): -vrije e paren (VEP): 59

Let op: -octetregel C, N, O, F, Cl,... - [He] voor H - eventueel valentieschaalexpansie voor P, S, Cl, Br, I,... (n 3) INDIEN CENTRAAL ELEMENT - Be, B elektrondeficiënt (geen octet) 60

PROCEDURE: 1) Centraal atoom: vergelijk aantal: BF 3, H 2 O, NO 3 vergelijk EN: POCl 3 EN P < EN O NOF EN N < EN O < EN F vergelijk opgave: CNO vs. NCO H en F nooit centraal 61

2) Verdeel valentieschaal e : eerst BEP, dan VEP geef octet aan buitenste atomen rest e : centraal atoom 3) Bepaal formele lading FL 4) Bepaal resonantievormen 62

Vb. CCl 4 PERIODIEK SYSTEEM NF 3 NO 3 BF 3 SF 4 formele lading (FL) e deficiënt valentieschaalexpansie O 3 resonantie NO 3 memo B C N O F # valentie e : 3 4 5 6 7 63

7.10 RESONANTIE Principe: O 3 NO 3 64

BEOORDELING VAN RESONANTIEVORMEN: FNO 2 OCN SO 3 2 SO 3 65

OEFENING ICl4 N 2 O 4 geen valentieschaalexpansie op een eindstandig atoom soms dezelfde formele lading op naburige atomen 66

Einde HOOFDSTUK 7 67