קשר כימי

הכינו ידידה גוטליב ואורית מולווידזון

משיכה, דחייה ומה שביניהם

(13חוק קולון )עמ'

משיכה בין מטענים שוניםדחיה בין מטענים דומים

אורביטל מולקולרי(14)עמ'

צורה מרחבית אורביטל מולקולרימוגדרת הנוצרת מחפיפה של שני

אורביטלים אטומיים.צורה זו מתארת את הסיכוי למצוא

אלקטרון בעל אנרגיה מסוימת במרחב של האטומים הקשורים.

אורביטל מולקולרי(14)עמ'

אפשרות נוספת להגדרה:

הוא המושג בו אורביטל מולקולרימשתמשים לתיאור הסיכוי למצוא את

אלקטרוני הקשרהגרעינים של האטומים. סביב

כשאטום פוגש אטום (17)עמ'

משיכה ודחייהכוחות

אטום פוגש אטום ונוצרת מולקולה

שני אטומים מתקרבים

נוצר אורביטל מולקולרי מתקבלת מולקולה

קפיץ

מצב מנוחה – האנרגיה מינימלית

משיכה – עליה באנרגיה

דחיסה – עליה באנרגיה

בור פוטנציאלמשיכה חשמלית – ירידה באנרגיהדחיה חשמלית – עליה באנרגיה

(20קשר קוולנטי )עמ' נוצר ממשיכה חשמלית קשר קוולנטי

בין אלקטרוני קשר לגרעיני האטומים הקשורים.

קיימת חפיפה בין שני בקשר קוולנטיאורביטלים של אטומים

נקשרים.

(20קשר קוולנטי )עמ'

(22אלקטרושליליות )עמ' אלקטרושליליות – מספר המבטא את

יכולת המשיכה של אטום לאלקטרוני הקשר

(22-23 )עמ' קשר קוולנטיקוטבי טהור

אטומים זהים אטומים עם אלקטרושליליות

שונה

אטומים עם אלקטרושליליות שווה

מטען חלקי

H-Cl2.1 3.5אלקטרושליליות:

+- מטען חלקי:

יהיה על אטום עם+מטען חלקי חיובי אלקטרושליליות נמוכה בקשר הקוולנטי

יהיה על אטום עם-מטען חלקי שלילי אלקטרושליליות גבוהה בקשר הקוולנטי

אורך קשראורך קשר - המרחק בין שני גרעינים

של האטומים הקשורים.

השתנות אורך הקשר במחזור ובטורבטבלה המחזורית

כאשר יורדים בטור בטבלה גדלאורך הקשר •המחזורית – מספר רמות האנרגיה גדל

והמרחק בין האטומים גדל.

בדרך כלל לאורך מחזור – כי * קטןאורך קשר •מספר הפרוטונים בגרעין גדל והמשיכה

החשמליתבין האטומים גדלה.

לא נכון לכל המקרים*

גורמים המשפיעים על חוזק הקשר (24הקוולנטי )עמ'

השוואת חוזק קשרים על פי חוק קולוןעל-פי חוק קולון, חוזק הקשר הקוולנטי תלוי בשני •

גורמים: במרחק שבין גרעיני האטומים המשתתפים בקשר ובגודל המטענים החשמליים באטומי הקשר.

המרחק בין גרעיני האטומים )גודל האטומים(•ככל שהאטומים המשתתפים בקשר יהיו בעלי רדיוס אטומי

גדול יותר, המרחק בין הגרעינים יהיה גדול יותר, כוח המשיכה החשמלי בין אלקטרוני הקשר לשני הגרעינים יהיה קטן יותר,

והקשר הקוולנטי יהיה חלש יותר.

גורמים המשפיעים על חוזק הקשר ( המשך24הקוולנטי )עמ'

סדר הקשר )מספר הקשרים בין שני גרעינים( .1 ככל שמספר האלקטרונים הערכיים המשתתפים

בקשר, גדול יותר, כוחות המשיכה בין האלקטרונים הקושרים לבין גרעיני האטומים המשתתפים בקשר,

יהיו חזקים יותר, והקשר יהיה חזק יותר. מרחק בין אלקטרון לגרעין. 2

ככל שהמרחק בין אלקטרון לגרעין )רדיוס האטום( של האטומים המשתתפים בקשר הקוולנטי יהיה גדול יותר, כוחות המשיכה בין האלקטרונים הקושרים

לבין גרעיני האטומים המשתתפים בקשר, יהיו חלשים יותר, והקשר יהיה חלש יותר.

גורמים המשפיעים על חוזק הקשר ( המשך24הקוולנטי )עמ'

קוטביות הקשר3.

ככל שהמטען החשמלי החלקי שעל אטומי הקשר גדול יותר )בגלל ההפרש

באלקטרושליליות(, כוחות המשיכה החשמליים ביניהם יהיו גדולים יותר, והקשר

יהיה חזק יותר.לכן קשר קוולנטי קוטבי חזק יותר מקשר

קוולנטי טהור.

C-C C=Cהשוואת חוזק קשר

, C-C לבין חוזק הקשר C=Cבהשוואה בין חוזק הקשר •הגורם המשתנה הוא מספר אלקטרוני הערכיות

יש ארבעה C=Cהמשתתפים בקשר. בקשר הכפול אלקטרונים קושרים הנמשכים לגרעינים של האטומים

יש רק זוג אלקטרוני קשר C-Cהקשורים. בקשר יחיד אשר נמשך לגרעינים של האטומים הקשורים. לכן

רבים יותר והקשר C=Cכוחות המשיכה בקשר הכפול . C-C חזק מן הקשר היחיד C=Cהכפול

האנרגיה הדרושה לפתיחת הקשר הכפול גבוהה מן •האנרגיה הדרושה לפתיחת הקשר היחיד.

קשר יוני בין שני אטומים של קשר קוולנטי הקוטבי פרטימקרה •

מאוד.

- הפרש האלקטרושליליות בין מה שונה? • האטומים המשתתפים בקשר גדול מאד. ניתן לומר שאלקטרוני הקשר

עוברים אל האטום האלקטרושלילי יותר.

נוצרים יונים - חיובי ושלילי•

-Na+ F דוגמה: •

4.0 0.9

הפלוס והמינוס ומה שביניהם

השוואת חוזק קשר בין שני אטומים(29סיכום ביניים – )עמ'

קשרים יוניים

קשרים קוטביים

קשרים קוולנטיים

עליה בחוזק הקשרים

יכולת קישור של אטוםהיא מספר האלקטרונים יכולת קישור של אטום•

הלא מזווגים באטום. מספר אלקטרוני הערכיות הבודדים שיש לאטום.

יכולת קישור אחת.7 ובטור 1לאטומים בטור •

יכולת קישור שתיים.6 ובטור 2לאטומים בטור •

יכולת קישור שלוש.5 ובטור 3לאטומים בטור •

יכולת קישור ארבע.4לאטומים בטור •

יכולת קישור אפס8לאטומים בטור •

– נוסחת יצוג אלקטרונית למולקולה )עמ' ויוצאי דופןעלפי כלל אוקטט 32)

יכולת הקישור קובעת בדרך כלל כמה •אלקטרונים ישתף כל אטום בקשר הקוולנטי.

הגאומטריה של המולקולות

מודל דחיית זוגות האלקטרוניםאלקטרונים נעים בזוגות•

בין זוגות האלקטרונים פועלים כוחות דחיה.•

זוגות האלקטרונים יסתדרו במרחב סביב •המולקולה, כך שהדחייה ביניהם תהיה

מינימלית.

לצורך קביעת צורה גיאומטרית של מולקולה •בודקים את ענני האלקטרונים עלהאטום

המרכזי.

הגאומטריה של המולקולות

קווי•. שני אטומים קשורים1. אטום מרכזי קשור לשני אטומים 2

עליו זוג או זוגות אלקטרונים לא איןאחרים וקושרים.

- אטום מרכזי קשור לשני אטומים אחרים זוויתי• עליו זוג או זוגות אלקטרונים לא קושרים.ישו

CO2

H2O

- הגאומטריה של המולקולותהמשך

- אטום מרכזי קשור פירמידה משולשת•עליו זוג יש לשלושה אטומים אחרים ו

אלקטרונים לא קושרים.

NH3

- הגאומטריה של המולקולותהמשך

אטום מרכזי קשור לשלושה משולש מישורי - •עליו זוג אלקטרונים לא אין אטומים אחרים ו

קושרים.

אטום מרכזי טטראדר -•קשור לארבעה אטומים אחרים.

CH4BH3

מולקולה לא קוטבית ומולקולה קוטבית

פיזור המטען לא קוטבית במולקולה על המולקולה הוא סימטרי.השלילי

פיזור המטען קוטביתבמולקולה על המולקולה אינו סימטריהשלילי

Cl2 מולקולה סימטרית – לא קוטבית

HCl מולקולה לא סימטרית –קוטבית

מולקולות קוטביות(40-42)עמ'

HF

H2O

(38נוסחאות מבנה שונות – )עמ'

נוסחה המציגה את נוסחה מולקולרית – •סוג האטומים וכמותם במולקולה -

C2H6O

– נוסחה המראה מהם נוסחת מבנה•הקשרים בין האטומים במולקולה

..

..

..

..

נוסחאות מבנה שונות – המשך

– נוסחת מבנה מקוצרת לתרכובות פחמן•נוסחה בה מופיעים קווי הקשר אך לא מופיעים

.H ומימן Cהסימונים של האטומים פחמן

נוסחת מבנה מקוצרת נוחה לשימוש כאשר •המולקולה היא פחמימן המכיל הרבה אטומים.

OH..

..

C2H6O C2H6

נוסחת מבנה מלאה ונוסחת מבנה מקוצרת

חומצה אולאית•

פרק ג

צברים

מה קורה כאשר מולקולה פוגשת מולקולה, פוגשת מולקולה...?

גופרית•

מה קורה כאשר מולקולה פוגשת מולקולה, פוגשת מולקולה...?

מים•

צברים מולקולרייםאינטראקציות ון- דר-ולס .1

(52-54 , 27-28)עמ'

ון-דר-ולס - כוחות משיכה בין אינטראקציות•מולקולות הנובעים מקיומם של דו קטבים

רגעיים בענני האלקטרונים של המולקולות. דו קוטב רגעי על מולקולה אחת משרה דו קוטב

רגעי על מולקולה שכנה ונוצרת

משיכה חשמלית בין המולקולות.

גורמים המשפיעים על חוזק אינטראקציות ון-דר-ולס

גודל ענן האלקטרונים )מספר האלקטרונים 1. ככל שמספר האלקטרונים גדול יותר במולקולה(

משך קיום הדו קוטב הרגעי ארוך יותר, ומספר הדו קטבים הרגעיים גדול יותר. כוחות המשיכה בין הדו

קטבים הרגעיים יהיו חזקים יותר. – דו קיומו של דו קוטב קבוע )בנוסף לדו קוטב רגעי(2.

קוטב קבוע מגביר את כוח המשיכה הנובע מן הדו קטבים הרגעיים.

- ככל ששטח הפנים של שטח הפנים של המולקולה3.המולקולה גדול יותר, ככל שמולקולה פרושה יותר,

שטח המגע בין הדו קטבים הרגעיים, במולקולות שכנות, יהיה גדול יותר והמשיכה בין המולקולות

תהיה חזקה יותר.

צברים מולקולריים(52-54, 25-27. קשרי מימן )עמ' 2

שלושה גורמים חוברים יחד ליצירת קשר מימני.•

"חשוף מאלקטרונים". קיומו של מימן 1 הקשור לאטום עם אלקטרושליליות גבוהה .

. קיומו של אטום בעל אלקטרושליליות גבוהה וזוג 2 אלקטרונים לא קושר, במולקולה שכנה, היכול

למשוך אליו את המימן החשוף מאלקטרונים.

. המשיכה מתקיימת רק כאשר שלושה האטומים3 כיווניות הקשר נמצאים על קו ישר אחד –

קשרי מימן

2קשרי מימן ארוכים כמעט פי •מקשרים קוולנטיים

חוזק הקשר המימני קטן במדה רבה •מחוזק הקשר הקוולנטי

חוזק הקשר המימני גדול מחוזק קשרי •ון-דר-ולס כאשר המולקולות הן

בעלות ענן אלקטרונים דומה

קשרי מימן

תכונות הצברים המולקולריים

טמפרטורת התכה ורתיחה:•

ככל שאינטראקציות ון-דר-ולס ואינטראקציות מסוג קשרי מימן יהיו חזקים יותר כוחות

המשיכה בין המולקולות יהיו חזקים יותר וטמפרטורת ההתכה והרתיחה יהיו גבוהות

יותר.

טמפרטורת התכה וטמפרטורת רתיחה מהוות •מדד לחוזק כוח המשיכה שפועל בין מולקולות

החומר.

תכונות הצברים המולקולריים

. אינטראקציות הידרופיליות מסיסות במים - חומר יתמוסס במים רק כאשר מולקולות שלו יצרו קשרי מימן

עם מולקולות המים. למולקולה של חומר זה צריך להיות מימן "חשוף" מאלקטרונים, הקשור לאטום עם אלקטרושליליות

גבוהה וזוג אלקטרונים לא קושר, או אטום עם אלקטרושליליות גבוהה וזוג אלקטרונים לא קושר.

. אינטראקציות הידרופוביות מסיסות בממסים אחרים - חומרים שבין המולקולות שלהם קיימות אינטראקציות מסוג

ון-דר-ולס ימשכו במשיכה חשמלית לממסים שבין המולקולות שלהם קיימות אינטראקציות מסוג ון-דר-ולס.

מסיסות – אפקט הדרופובי

כוחות משיכה בין מולקולות שונות, הנובעים •מקיומם של דו קטבים רגעיים וקבועים.

מסיסות

מסיסות – קשרי מימןאצטון - מים

אינטראקציות הידרופיליות•

מסיסות – קשרי מימןאוראה - מים

אינטראקציות הידרופיליות•

(62-64מסיסות )עמ'

אינטראקציות אינטראקציות ון-דר-ולס – •הידרופוביות )אפקט הדרופובי(.

אינטראקציות אינטראקציות מסוג קשרי מימן - •הידרופיליות.

מסיסות יכולה להיות תוצאה של אינטראקציה •הידרופובית בין חומרים שיש ביניהם כמעט רק

אינטראקציות ון-דר-ולס.מסיסות בין מים לחומר אחר תהיה תוצאה של •

אינטראקציה הידרופילית.

(58-62 , 43תרכובות הפחמן )עמ'

קבוצות פונקציונליות:•

CnH2n+2 – אלקאנים

C=Cמאופינים על ידי קשר כפול CnH2n - אלקנים

(58-62 , 43תרכובות הפחמן )עמ'

מאופינים על ידי קבוצה CnH2n+2O - כהליםהידרוקסילית

–OH

מאופינים על ידי קבוצה CnH2n+2O - אתרים –O– אתרית

תרכובות הפחמן

מאופינים CH3COOH – חומצות קרבוקסיליותCOOH-על ידי קבוצה קרבוקסילית

מאופיינים על ידי קבוצה CH3NH2 - אמיניםNH2–אמינית

צברים שאינם מולקולרייםסריגים אטומריים קוולנטיים

מבנה ענק הבנוי מאטומים סריג אטומרי – •הקשורים קוולנטיים.

)C)sגרפיט ויהלום דוגמאות: •)Si)s צורן

)s(SiO2 צורן חמצני )חול( CSi קרביד הצורן

תכונות ומבנה)C)sיהלום

החומר הקשה ביותר בטבע.•

ליהלום טמפרטורת התכה גבוהה מאוד.•

תכונות ומבנה)C)sגרפיט

חומר רך.•

לגרפיט טמפרטורת התכה •גבוהה מאוד.

מוליכה חשמל במצב מוצק•

)s(SiO2צורן חמצני )חול( CSiקרביד הצורן

חול – חומר קשה, משמש לניקוי וליטוש )ניקוי •חול, נייר זכוכית(. המרכיב העיקרי של זכוכית

קרביד הצורן – חומר המשמש לליטוש•

צברים - מתכות - מבנה ענק בו יונים חיוביים נמשכים מתכת•

לאלקטרונים ניידים.:תכונות המתכת•

המתכות ברובן מוצקות בטמפרטורת החדר.המתכות מוליכות זרם חשמלי במצב מוצק ונוזל.

המתכות ניתנות לריקוע.

המתכות מבריקות.

המתכות מוליכות חום.

צברים – חומרים יוניים

– מבנה ענק הבנוי מיונים חומרים יוניים•שליליים מוקפים ביונים חיוביים ולהיפך. קיימת

משיכה חשמלי חזקה בין היונים החיוביים לשליליים.

חומרים יוניים - תכונות

תכונות החומר היוני:•חומר יוני מוצק בטמפרטורת החדר.

חומר יוני מוליך במצב נוזל ואינו מוליך במצב מוצק.

חומר יוני שביר.

חומר יוני - מסיסות