Niklas Dahrén

Kovalenta bindningar, elektronegativitet och elektronformler

Innehåll

ü Opolära kovalentabindningarü Polärakovalentabindningarü Elektronegativitetü Pauling-skalanü Elektronformlerü Strukturformlerü Dubbelbindningarü Trippelbindningar

Indelning av kemiska bindningar

Kemiskabindningar

Jonbindning Bindningarmellanjonernaienjonförening(salt)

Metallbindning Bindningarmellanmetallatomernaienmetall

Kovalentabindningar Bindningarmellanatomernaienmolekyl

Intermolekylärabindningar

Bindningarmellanolikamolekyler

Bindningarmellanjonerochmolekyler

Bindningarmellanolikadelaristoramolekyler

Kovalent bindning (elektronparbindning)

--

--

--

--Cl Cl

--

--

--

..........Enattraktionuppstårmellandepositivtladdadeatomkärnornaochdenegativtladdadeelektronernasomfinnsmellanatomkärnorna.

+ +

ü Kovalentbindning:Enkovalentbindninginnebäratt2atomerdelarpåvalenselektroner.Atomernahållsihopmedvarandraeftersomdetuppstårenattraktionmellandebådaatomkärnornaspositivaladdningochdedeladevalenselektronernanegativaladdning.

ü Energinsänks:Närkovalentabindningaruppstårsänksenerginhosdeelektronersomingåribindningen(ochdärmedatomernasomhelhet)eftersomelektronernanu”hållsfast”av2atomkärnorochdärmedavflerprotoner.Denenergisomelektronernahadeavgesiformavvärmetillomgivningen.

ü Fårädelgasstruktur:Näratomerslårsigsamman(2ellerfler)ochskaparkovalentabindningarmellanvarandralederdetideflestafalltillattatomernafårädelgasstruktur.Drivkraftenärdockiförstahandattsänkadentotalaenerginhosatomernaochädelgasstrukturärenmetodförattlyckasgöradet.

.. ..

Det finns 2 huvudtyper av kovalenta bindningar

Kemiskabindningar

Jonbindning

Metallbindning

Kovalentabindningar

Opolärakovalentabindningar(kovalentabindningar)

Polärakovalentabindningar

Intermolekylärabindningar

Jon-dipolbindning

Vätebindning

Dipol-dipolbindning

vanderWaalsbindning(Londondispersionskrafter)

Det finns 2 huvudtyper av kovalenta bindningarKo

valentabind

ningar

(elektronp

arbind

ningar) Opolära kovalenta

bindningarDelarlika(ellernästanlika)på

elektronerna

Likaatomer(exaktsammaelektronegativitet)

C-CH-HCl-Cl

Olikaatomermenmedlikvärdigelektronegativitet

(under0,5)C-H

Polärakovalentabindningar Delarolikapåelektronerna(enatomdraråtsigmer)

Olikaatomerochmedtydligskillnadielektronegativitet

(minst0,5)

C-OH-OH-N

Elektronegativitet=Enatomsförmågaattattraheraochdratillsigvalenselektroner.

Atomernas elektronegativitet avgör vem som är bäst på att attrahera elektroner

ü Högelektronegativitetinnebärattatomenärbrapåattattraheravalenselektroner(t.ex.deelektronersomingåribindningenmellan2atomer).

ü Följandefaktoreravgörenatomselektronegativitet:§ Atomensradie:Storradieinnebärattvalenselektronernaintekänneravatomkärnanisärskilthöggrad.

Litenradie=högelektronegativitet.§ Nettoladdningeninnanförvalensskalet:Detärdennaladdningsomvalenselektronernakännerav.Om

nettoladdningenärhög(mycketpositiv)kommervalenselektronernaattraheraskraftigt.Kallasävenföreffektivkärnladdning.

9+

Syreatom Fluoratom

8+

2e-6e- Nettoladdning:6+

2e-7e-

Nettoladdning:7+

Fluorharhögreelektronegativitetänsyre

Radienärlikastorhosbådaatomerna.

Nettoladdningenskiljersigåt.Fluoratomenharhögrenettoladdning.

Vilken atom har högst elektronegativitet?

Litiumatom

Natriumatom

3+

2e-1e-

Nettoladdning:1+

2e-8e-

Nettoladdning:1+

Svar: Bådaharnettoladdningen1+.Menlitiumharändåhögreelektronegativitetännatriumeftersomnatriumharflerskalochdärmedenstörreradie.

1e-

11+

1.Taredapånettoladdningen

2.Jämförradien(antaletskal)

Pauling-skalan visar grundämnenas elektronegativitet

Bildkälla:http://sv.wikipedia.org/wiki/Elektronegativitet

PolärkovalentbindningOpolärkovalentbindning(Kovalentbindning)

Jonbindning0 0,5 1,9

Elektronegativitet och bindningstyp

ü Dessagränserärdockflytandeochberortillvissdelpåvilkaämnensombindertillvarandra.Ilitteraturenangesocksåliteolikagränsvärdensådessagränsermåstetasmedennypa”salt”!

Bindningen mellan kloratomerna är en opolärkovalent bindning

--

--

--

--Cl Cl

--

--

--

..........+ +

ü Ienopolär kovalentbindningärdebådaatomernalikabra(ellernästanlikabra)påattattraheradegemensammabindningselektronernap.g.a.samma(ellernästansamma)elektronegativitetochdärfördelaratomernalika(ellernästanlika)påelektronerna.Elektronernakommerdärmedattbefinnasigungefärmittemellandebådaatomernaochvifåringentydligelektronförskjutning(laddningsförskjutning).

ü Opolära kovalentabindningarkallasoftabaraför”kovalentbindning”.

.. ..

Debådakloratomernaharsammaelektronegativitetochkommerdärfördelaexaktlikapådebådavalenselektronernasomingåribindningen.

Opolär kovalent bindning mellan 2 väteatomer

Bildkälla:ByJacekFH- Own work,CCBY-SA3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2781099

Opolär kovalent bindning mellan 2 fluoratomer

Bildkälla:AvJacekFH- Egetarbete,CCBY-SA3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2781102

Bindningen mellan kol och väte räknas som en opolär kovalent bindning

ü Kolochväteärväldigtlikavarandranärdetgällerförmåganattattraheragemensammabindningselektronerp.g.a.nästansammaelektronegativitet(detskiljer0,4).Därförräknasbindningenmellandessaatomeroftastsomenopolär kovalentbindning(kovalentbindning)trotsattdeärolikaatomer.

CH4

Tillvänsterservisummaformelnresp.strukturformelnförenmetanmolekyl.Imetanmolekylenförekommerenbartkovalentabindningar(opolärakovalenta).

--

--

--

--

ü Ienpolärkovalentbindningärdebådaatomernaolikabrapåattattraheradegemensammabindningselektronernap.g.a.entydligskillnadielektronegativitetmellanatomerna.

ü Degemensammabindningselektronernakommervaraförskjutnamotdenatomsomharhögstelektronegativitet.Detuppståralltsåenladdningsförskjutningdärdenatomsomärmestelektronegativkommerblilitenegativtladdad(partiellnegativladdning)medandenandraatomenblirlitepositivtladdad(partiellpositivladdning).

ü Namnet”polär”syftarpåattdetuppkommer2olikapoler;enpositivtladdadpolochennegativtladdadpol.

Polär kovalent bindning

HCl.. .... ++

Debådaatomernaharentydligskillnadiielektronegativitet.Kloratomenärbetydligtmerelektronegativjämförtmedväteatomenochkommerdärfördraåtsigelektronernamer.

δ-δ+ ..

Fullständig eller partiell laddningü Fullständigladdning:Omenatomförlorarenelektronfullständigttillenannanatomsåomvandlas

atomentillenjon.Jonenhardå+1iladdning.Detärens.k.”fullständigladdning”somhardetexaktavärdet+1.Denmottagandeatomenblirsamtidigtennegativtladdadjonmedladdningen-1.

ü Partiellladdning:Omenatomdelvisförlorarenelektrontillenannanatomgenomattelektronenförskjutsmotdenandraatomen,dåsägermanattatomenfårenpartiellpositivladdning(delvis/tillvissdel).Atomenblirdåinteomvandladtillenjoneftersomdeninteförlorarelektronenfullständigt.Denpositivaladdningsomuppkommerärlägreän+1ochharingetexaktvärdeochdärförsägerviattdetärenpartiellpositivladdning.Denmottagandeatomenblirsamtidigtpartielltnegativtladdad.Partiellaladdningarrepresenterasavdengrekiskabokstavendelta(δ)följtavettplusteckenellerminustecken(δ-ellerδ+).

F+Hà Fδ-:Hδ+

Na+Cl à Na+ Cl-1e-

IvätefluoriddelarFochHpå2valenselektronermendessaärförskjutnamotF.Hharalltsådelvisavgivit1elektrontillF.Dettaskerp.g.a.attFharhögreelektronegativitet.

InatriumkloriddelarinteNaochCl pånågravalenselektronerutanNaharheltavgivit1elektrontillClp.g.a.denstoraskillnadenielektronegativitetmellandessa.

Natriumklorid

Vätefluorid

Uppgift 1: Vilka bindningar förekommer mellan atomerna i nedanstående

ämnen?a)H-H b)N-H c)C-H

Svar:

a) Opolärkovalentbindning(kovalentbindning):2likaatomerinnebärsammaelektronegativitet.Bådaatomernadrardärmedlikamycketidegemensammabindningselektronerna.

b) Polärkovalentbindning:2olikaatomermedentydligskillnadielektronegativitet.Kväveharhögstelektronegativitetochkommerdärförattraheradegemensammabindningselektronernamest.

a) Opolärkovalentbindning(kovalentbindning):2olikaatomermenskillnadenielektronegativitetmellankolochväteärsåpasslitenattviintefårnågontydligelektronförskjutning.

Elektronegativitet och bindningstyp

Bindningstyp: Förklaring: Skillnadielektronegativitetmellanatomerna:

Exempel:

Opolärkovalentbindning(kovalentbindning):

Delarlikaellernästanlika påbindningselektronerna.

Under 0,5 C-CC-HCl-Cl

Polär kovalentbindning: Delarolikapåbindningselektronerna,denenaatomenhardragittillsigelektronernabetydligtmer.

Från0,5till1,9 C-OH-ClO-H

Jonbindning: Delarintealls, denenaatomen(jonen)harlagtbeslagpåelektronernafullständigt.

Över1,9 NaClMgFCaO

ü Dessagränserärdockflytandeochberortillvissdelpåvilkaämnensombindertillvarandra.Ilitteraturenangesocksåliteolikagränsvärdensådessagränsermåstetasmedennypa”salt”!

Olika bindningstyper

Typavbindning: Opolär kovalentbindning:

Polärkovalentbindning: Jonbindning:

Ämnesexempel: Syre (O2) Väteklorid (HCl) Natriumklorid (NaCl)

Elektronegativitetsvärden: O=3,4O= 3,4 H= 2,1Cl= 3,0 Na=0,9Cl=3,0

Skillnadielektronegativitet: 0 0,9 2,1

Laddningar:O-O

(ingaladdningar)H– Cl

(partiellaladdningar)Na+Cl-

(fullständigaladdningar)

δ+ δ-

Bindningar och elektronegativitet

O H

H

H

H

C Cl

H H

Cl

Vattenmolekyleninnehållerpolärakovalentabindningarp.g.a.denstoraskillnadenielektronegativitetmellanväteochsyre(1,4).

Metanmolekyleninnehålleropolärakovalentabindningarp.g.a.denlillaskillnadenielektronegativitetmellankolochväte(0,4).

Klormolekyleninnehålleropolärakovalentabindningarp.g.a.sammaelektronegativitetmellankloratomerna.

Kovalenta bindningar är mellan ickemetaller (med några få undantag)

Ämne: Typ avgrundämnensomingår: Bindning:

Magnesium,Mg Enbartmetall Metallbindning

Magnesiumklorid,MgCl2 Metall+ickemetall Jonbindning

Klor (klorgas),Cl2 Enbartickemetaller Kovalentbindning

Väteklorid,HCl Enbartickemetaller Polärkovalentbindning

Uppgift 2: Vilka bindningar förekommer i nedanstående molekyl?

PolärakovalentabindningarOpolärakovalentabindningar

Elektronformel och strukturformel

ü Elektronformel:Enelektronformelvisarenatomellermolekylsstrukturgenomattallavalenselektronerritasut.

ü Strukturformel:Enstrukturformelvisarenmolekylsstrukturgenomattbindningselektronernamellanatomernaritasut.Detärenbartbindningselektronernasomritasut(deandraär”onödiga”)ochdessaritasutmedstreckföratttydliggörahuratomernabindermedvarandra(varjestreckmotsvarar2elektroner).

Cl- Cl

Cl Cl

::: :

:

: : H.

Man kan även rita elektronformler där bindningarna är streckade

ü Detviktiganärdetgällerelektronformlerärattritautallavalenselektroner!Däremotärdetintelikaviktigtombindningselektronernaritasutsomenskildaprickarellerhelastreck.

Dubbel- och trippelbindningar

ü Ivissamolekylermåstedeingåendeatomernadelapåflerän2elektronerförattallaingåendeatomerskafåädelgasstrukturochdärmedsänkaelektronernasenergisåmycketsommöjligt(maximaltantalbindningar).Detkandåskapasdubbel- ochtrippelbindningar.Iendubbelbindningdelaratomernapåtotalt4elektronerochientrippelbindningdelaratomernapåtotalt6elektroner.

Hur går du tillväga när du ska rita en elektronformel?

1. Totalaantaletvalenselektroner:Taredapådettotalaantaletvalenselektronersomdeolikaatomernahartillsammans.Dessaskallsedanfinnasmednärduritarelektronformeln.

2. Delatotalaantaletvalenselektronermed2:Delatotalaantaletvalenselektronerpå2,dåfårdutotalaantaletelektronparsomskaplacerasut.Elektronernaförekommernämligen2och2runtatomkärnorna.

3. Ritautvalenselektronernasåattallaatomerfårädelgasstruktur:Sättutallavalenselektronersåattallaingåendeatomerfårädelgasstruktur(ideflestamolekylerharallaingåendeatomerädelgasstruktur).Lösev.problemetmedattsättautdubbel- ellertrippelbindningar.

Uppgift 3: Rita elektronformeln för koldioxid, CO2

1. Räknatotalaantaletvalenselektroner hosdeingåendeatomerna/jonerna:o Kol=4sto O=6sto O=6sto Totalt:16st

2. Delaantaletvalenselektronermed2:16/2=8.8styckenelektronpar skaplacerasutruntatomkärnorna.

3. Setillsåattallaingåendeatomerfårädelgasstruktur:o Placerautde8elektronparen(16valenselektronerna)såattallaingåendeatomerfårädelgasstruktur.Lös

ev.problemetmeddubbel- ellertrippelbindningar.Kolatomeräroftastbelägnaimittenavmolekylernaeftersomdeharförmågaattskapa4bindningarmedandraatomer.

Uppgift 4: Rita elektronformeln för kvävemolekylen, N2

1. Räknatotalaantaletvalenselektroner hosdeingåendeatomerna/jonerna:o N=5 sto N=5 sto Totalt:10st

2. Delaantaletvalenselektronermed2:10/2=5.5 styckenelektronparskaplacerasutruntatomkärnorna.

3. Setillsåattallaingåendeatomerfårädelgasstruktur:o Placerautde5elektronparen(10valenselektronerna)såattallaingåendeatomerfårädelgasstruktur.Lös

ev.problemetmeddubbel- ellertrippelbindningar.Varjekväveatomhar5egnavalenselektroner.Genomattdelapå3elektronpar såkanbådakväveatomernauppnåädelgasstruktur.

Uppgift 5: Avgör vilka bindningar som förekommer i följande molekyler

H-H N-H C=O

C=C CC C-H---OpolärkovalenttrippelbindningOpolärkovalentdubbelbindning

Opolärkovalentenkelbindning PolärkovalentdubbelbindningPolärkovalentenkelbindning

Opolärkovalentenkelbindning

O-H H-F O=C=OPolärkovalentenkelbindning Polärkovalentenkelbindning Polärakovalentadubbelbindningar

CH4 H2OC2H5OHOpolärakovalentaenkelbindningar Polärakovalentaenkelbindningar

OpolärakovalentaenkelbindningarmellanCochHochpolärakovalentaenkelbindningarmellanCochOochmellanOochH

SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:http://www.youtube.com/Kemilektionerhttp://www.youtube.com/Medicinlektioner