Struktuurivalemitest Keemia õppesessioon Ida Rahu 14. jaanuar 2018

Tänased teemad Resonantspiirstruktuurid Formaalne laeng Molekulide kuju Orgaaniliste ühendite struktuurid

Resonantspiirstruktuurid Mõnele osakesele on võimalik joonistada üle ühe Lewisi struktuuri Näiteks: CO32– Resonantshübriid – piirstruktuuride segu Elektronid on delokaliseeritud

Resonantspiirstruktuurid Ülesanne Joonista järgnevate osakeste resonantspiirstruktuurid. NO3– C(NH2)3+ C2O42 – C6H6

Formaalne laeng Formaalne laeng (FL) – laeng, mis jääks aatomitele, kui kovalentse sideme moodustunud elektronid jagada nende vahel võrdselt. FL = V – (L + ½B) V – valentselektronide arv vabas aatomis L – vabade elektronide arv/vabades elektronipaarides olevate elektronide arv B – sidemes osalevate elektronide arv Element V L B FL C 4 8 O 6 6 2 –1 O 6 4 4

Formaalne laeng Formaalsed laengud kõige nullilähedasemad Negatiivne laeng kõige elektronegatiivsemal aatomil Positiivne laeng kõige elektropositiivsemal aatomil ⇨ kõige suurema osakaaluga Lewisi struktuur Ülesanne Joonista iga ühendi Lewisi struktuur ja määra aatomite formaalsed laengud: H2CO CH3CH2OH CH3CH2NO2

Formaalne laeng Ülesanne Leia fosgeeni COCl2 kõige suurema osakaaluga resonantspiirstruktuur.

Oktetireegli erandid Radikaal – paardumata elektroniga osake Näiteks: H3C· ; HOO· ; NO2 Biradikaal – kahe paardumata elektroniga osake Näiteks:

Oktetireegli erandid Ülesanne Millised järgnevatest osakestest on radikaalid? Joonista neile vastavad Lewisi struktuurid. NO2– ClO CH2O OH CH3

Oktetireegli erandid Laiendatud valentskiht – kui aatomil on vabu d-orbitaale, siis võib olla selle ümber ka rohkem kui 8 elektroni (nt 10, 12) ⇨ alates 3. perioodi elementidest Hüpervalentne ühend – ühend, mis sisaldab aatomit, millega on seotud rohkem aatomeid, kui seda oktetireegli põhjal võiks eeldada. Näiteks: PCl5; IO4–

Oktetireegli erandid Mittetäielik oktett – aatomit ümbritseb vähem kui kaheksa elektroni. Näiteks: BF3 ; AlCl3

Oktetireegli erandid Ülesanne Määra järgmistes ühendites joodi aatomit ümbritsevate elektronipaaride arv. ICl2+ ICl4– ICl3 ICl5

Molekulide kuju Kovalentne side on suunaline Kovalentne side võib olla polaarne või mittepolaarne Kas selle põhjal saab otsustada, kas ka molekul on polaarne või mittepolaarne? Molekuli kuju ennustamiseks – VSEPR-mudel

VSEPR-mudel VSEPR-mudel – valentskihi elektronide tõukumise mudel (valence-shell electron-pair repulsion model) Reeglid: kõrge elektrontihedusega alad (sidemed ja vabad elektronipaarid) paigutuvad üksteisest võimalikult kaugele; üksik- ja kordseid sidemeid ei eristata Valem AXnEm A – keskne aatom; X – keskse aatomiga seotud aatom; E – vaba elektronipaar Tõukumine suureneb side – side side – vaba elektronipaar vaba elektronipaar – vaba elektronipaar

VSEPR-mudel Näited: CO2 Lewisi struktuur: Valem: Kõrge elektrontihedusega alasid on 2 ⇨ 180° A A Xn X2 Em E0 https://www.emaze.com/@AFWCCIIC/laraghinanojoudamina4 http://www.wiredchemist.com/chemistry/instructional/general-chemistry-modules/acidsbases/acids-and-bases/lewis

VSEPR-mudel Näited: NH3 Lewisi struktuur: Valem: Kõrge elektrontihedusega alasid on 4 ⇨ 109,5° A A Xn X3 E1 Em < http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2008/09/30/a-fast-way-out-of-using-gasoline/nh3/ https://www.quora.com/Why-is-the-bond-angle-in-NF3-less-than-that-in-NH3

VSEPR-mudel Ülesanne Kirjuta järgnevate ühendite VSEPR-valemid ja ennusta nende kuju: SF4 PCl5 CH4 SO32– https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Ammonium-sulfite-3D-balls.png https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sulfur-tetrafluoride-3D-balls.png https://modelingmolecules.wordpress.com/2012/01/17/modeling-methane/ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phosphorus-pentachloride-3D-balls.png

Molekulide polaarsus Molekuli polaarsuse määrab see, kuidas elektronid on paigutunud terves ühendis. Polaarne molekul – nullist erinev elektriline dipoolmoment Reeglid: kaheaatomiline molekul on polaarne, kui selles olev side on polaarne mitmeaatomiline molekul on polaarne, kui selle polaarsed sidemed on paigutunud nii, et need ei kustuta teineteise dipoolmomente

Molekulide polaarsus Näide: CO2 Sidemed on polaarsed Molekul summaarselt on mittepolaarne https://www.emaze.com/@AFWCCIIC/laraghinanojoudamina4 http://www.wiredchemist.com/chemistry/instructional/general-chemistry-modules/acidsbases/acids-and-bases/lewis

Molekulide polaarsus Näide: NH3 Sidemed on polaarsed Molekul summaarselt on polaarne http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2008/09/30/a-fast-way-out-of-using-gasoline/nh3/ https://www.quora.com/Why-is-the-bond-angle-in-NF3-less-than-that-in-NH3

Molekulide polaarsus Ülesanne Kas järgnevad ühendid on polaarsed või mittepolaarsed? H2O c) d) HCl e) Br2

Orgaaniliste ühendite erinevad kujutusviisid Summarne valem/brutovalem Lihtsustatud struktuurivalem Tasapinnaline struktuurivalem Lewisi valem Stereovalem (ruumiline) Graafiline valem C2H6O CH3CH2OH : :

Orgaaniliste ühendite struktuurivalemid Ülesanne Kirjutage järgnevate ühendite summaarsed valemid. a) b) c) d) e)

Orgaaniliste ühendite reaktsioonivõime Induktsioon – elektronegatiivne aatom tõmbab elektrone enda poole (kandub mööda σ–sidemeid) Induktsiooniefekt väheneb kaugenedes –CH2CH2Cl < –CH2Cl < –Cl (–)I-tüüpi ehk elektronegatiivne asendaja – “tõmbab” elektrone enda poole (+)I-tüüpi ehk elektropositiivne asendaja – “tõukab” elektrone endalt ära

Orgaaniliste ühendite reaktsioonivõime Konjugatsioon – p-orbitaalide kattumisel tekib ühtne π–elektronide süsteem (–)R-tüüpi asendajad – elektronaktseptoorsed rühmad (+)R-tüüpi asendajad – elektrondonoorsed rühmad ↔ + – :

Orgaaniliste ühendite reaktsioonivõime Näide: ↔ ↔ ↔ ↔

Orgaaniliste ühendite reaktsioonivõime Ülesanne Kirjutage järgnevate ühendite resonantspiirstruktuurid. Näidake ka elektronide liikumist. a) b) c) d)

Tänan kuulamast!