Vorlesung Allgemeine Chemie: Chemische Bindung

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1 Vorlesung Allgemeine Chemie: Chemische Bindung Inhalte Gruppentendenzen: Alkalimetalle, Halogene, Reaktion mit H 2 und H 2 O, basische und saure Oxide, Ionenbindung, Gitterenergie, Tendenzen in Abhängigkeit von Ladung und Radius, Eigenschaften von Salzen, Typen von Kationen, Typen von Anionen, Ionenradien: Bestimmung, Kationen, Anionen im Verhältnis zum Kovalenzradius, Polarisation des Anions, Übergang zur kovalenten Bindung innerhalb der 2.Periode (NaBr bis ClBr), Al 2 Br 6, Oktettregel, Kohlenstoff als "Zentralelement": vier kovalente Bindungen, ein Oktett, tetraedrische Struktur Kovalente Bindung: MO-Beschreibung für Diwasserstoff, Bindungspolarität, Dipolmoment, Elektronegativität nach Pauling, Elektronegativität nach Mulliken, Tendenz im PSE, Bindungstyp und Elektronegativitätsdifferenz, Kovalente Bindung: Lewis-Formeln, Konnektivität, Formalladungen, Partialladungen, Mesomerie, Resonanzstrukturen, Oxidationszahlen, Unterschied VB-Methode/MO-Methode: MO des Disauerstoffs

2 Vorlesung Allgemeine Chemie: Chemische Bindung Inhalte VSEPR-Theorie: Molekülgeometrie, Einfluss freier Elektronenpaare und von Mehrfachbindungen, Resonanzstrukturen Schwefelhexafluorid, hypervalente Verbindungen, Vermeidung der Oktetterweiterung in LEWIS-Strukturen, Molekülpolarität VB-Theorie: Hybridisierung, Bindungstypen, Mehrfachbindungen, Hybridisierungstendenz in Abhängigkeit der Periode, delokalisierte Pi-Elektronendichte (Nitrat), Ausnahme von der Oktettregel: ungerade Elektronenzahl (Beispiel und Reaktivität Stickoxide), Elektronenmangelverbindungen, Resonanzstrukturen BF 3 Ableitung der Bänderstruktur von Metallen aus MO, Metalle: Elektronengasmodell, Bändermodell: Metall, Halbleiter, Isolator, Leitfähigkeit, Temperaturabhängigkeit des Widerstandes, Metalle: Strukturen, dichteste Packungen, Trends: Schmelzpunkte, Dichten, Leitfähigkeit Die folgenden Folien haben in der Vorlesung zur Veranschaulichung g g g ausgewählter Fakten gedient, sie stellen keine umfassende Darstellung der betreffenden Themen dar.

3 Kristalle: Fernordnung der Ionen kleinste Einheit: Elementarzelle Beispiel NaCl Strukturtyp t Cl kubisch flächenzentriert, Na + in Oktaederlücken oder vice versa

4 4 Oktaederlücken pro Zelle (eine ganze in der Mitte + 4x1/4 in 3 Raumrichtungen) 8 Tetraederlücken pro Zelle

5 Energie r A + r K Abstoßung r A r K U g r 0 Anziehung A i h r Radienquotient z e z e 2r A F K A 2 4 r 0 r Kation r Anion KZ

6

7 Bedeutung der Ionengröße: Carboanhydrase Zn 2+ : 74 pm essentiell Cd 2+ : 95 pm toxisch

8 Vorlesung Allgeeine Chemie: Struktur und Bindung Durchschnittliche Bindungsenthalpien in kj/mol Einfachbindungen Zweifachbindungen Dreifachbindungen H-H 436 Cl-Cl 242 H-Cl 431 C-C 348 C=C 614 C C 839 N-N 163 N=N 418 N N 941 O-O 146 O=O 495 C-H 413 O-H 463 F-H 567

9 Molekülorbital-Schema für H 2

10

11 sp-hybridisierung

12 sp 2 -Hybridisierung

13 sp 3 -Hybridisierung

14

15

16 Ethylen: C 2H 4 Nitrat: NO 3 Formaldehyd: CH 2 O

17 Trends Elektronegativität: - folgt innerhalb der Periode der effektiven Kernladung - innerhalb der Gruppe: Radienzunahme dominiert Coulombkraft F ~ Z eff / r 2

18 Elektronegativitätsdifferenz und Dipolmoment 1,9 0,9 0,7 0,4 exp 1,82 1,08 0,82 0,44

19 Resonanzstrukturformeln als Notlösung Ozon: Problemfall der Lewis-Strukturformel O O O O O O

20 Paramagnetismus des Disauerstoffs

21 E / kj mol

22 Vorlesung Allgemeine Chemie: Struktur und Bindung

23 Vorlesung Allgemeine Chemie: Struktur tu und Bindung

24

25

26 Molekülform und Molekülpolarität

27 Molekülform und Molekülpolarität

28 Trends: Schmelzpunkte 3000 Ta W Re Os 2500 Hf Ir La Pt Au Reihe1 Reihe2 Reihe Hg Übergangsmetallreihe

29 25,00 20,00 Trends: Dichten W Re Os Ir Pt Ta 15,00 Reihe1 Hf Hg Mo Tc Ru Rh Pd Reihe2 10,00 Ag Nb Cr MnFe Co Ni Cu Cd Reihe3 Zn La Zr Sc Ti V 5,00 Y 000 0,00 Au Übergangsmetallreihe

30 Kristallstrukturen der Metalle Raumerfüllung 74 % 74 % 68 % kubischflächenzentriert kubischraumzentriert hexagonal dichtest

31 Elementarzelle ABC-Stapelfolge

32 Trends: Edelmetalle Ru Rh Pd Ag Os Ir Pt Au Oz M Atom F C Kp C Dichte g/cm Widerstand cm

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