KE9: Orgaaninen kemia
VSEPR
ja hybridisaatio
Molekyylin muoto
Ulkokuoren elektroniparien repulsioteorian avulla voidaan ennustaa molekyylin muotoa. Perusajatuksena on, että
- kovalenttisen sidoksen muodostuessa atomiorbitaalit osuvat toisiinsa ja menevät osittain päällekkäin, koska ulkoelektronit pariutuvat
- muodostuneet sidokset suuntautuvat avaruudessa mahdollisimman kauas toisistaan, koska sidoselektronit hylkivät toisaan (repulsio)
- jos keskusatomille jää vapaita elektronipareja, ne vaikuttavat molekyylin muotoon.
- erilaiset molekyylit ovat erimuotoisia
VSEPR-teoria
(Valence shell electron pair repulsion theory)
Tutustukaa simulaation avulla molekyylin muodon määrittämiseen VSEPR-teoriassa. Pyrkikää selvittämään vastaukset seuraaviin kysymyksiin:
Pohdi
- Mikä näyttäisi olevan perusohje siihen, miten ryhmät (= yksinkertaisella, kaksois- tai kolmoissidoksella sitoutuneet atomit tai vapaat elektroniparit) järjestäytyvät?
- Mikä on suurin ero vapaiden elektroniparien ja muiden ryhmien sitoutumisessa?
- Miten vapaat elektroniparit vaikuttavat molekyylin muotoon?
- Miten ryhmien määrä vaikuttaa molekyylin muotoon?
- Minkämuotoisia molekyylejä pystytään muodostamaan? Miten nämä muodot voidaan nimetä?
- Mikä vaikuttaa sidoskulmiin?
Tutustukaa simulaatioon ja varmistakaa, että koko ryhmä ymmärtää, miten VSEPR-teoria toimii.
Molekyyliorbitaalit
Hiilen elektronirakenne
Kovalenttinen sidos muodostuu, kun
- sitoutuvat atomit jakavat elektroniparin
- sitoutuvien atomien atomiorbitaalit sulautuvat yhteen
molekyyliorbitaali
+
atomiorbitaalit
molekyyli-orbitaali
Vetysidoksen muodostuminen
- kun kovalenttinen sidos muodostuu, muuttuvat vain uloimpien energiatasojen orbitaalit
- sisempiä orbitaaleja voidaan edelleen kuvata atomiorbitaalien avulla
Hiilen sitoutuminen
-
hiili voi muodostaa 4 sidosta
- 2s- ja 2p-orbitaalit muodostavat sidoksia
- pitäisi muodostua kahdenlaisia sidoksia
- tutkimusten mukaan esim. metaanissa 4 samanlaista sidosta
Hybridisaatio
- sidoksiin osallistuvat s- ja p-orbitaalit hybridisoituvat ja muodostavat uusia hybridiorbitaaleja
- hybridiorbitaalien energia on suurempi kuin s-orbitaalin, mutta pienempi kuin p-orbitaalin
Hybridisaatio
Totta vai tarua?
A) Propaanimolekyylissä kaikki kolme hiiliatomia ovat -hybridisoituneita.
B) Eteenimolekyylissä toinen hiiliatomi on -hybridisoitunut ja toinen sp-hybridisoitunut.
C) Bentseenin kaikki hiiliatomit ovat sp-hybridisoituneet.
D) Hiiliatomien hybridisoitumattomat 2p-orbitaalit voivat muodostaa toisiinsa liittyessään π-orbitaalin.
Totta.
Tarua.
Totta.
Tarua.
Sidostyypit
Molekyyliorbitaalin muoto riippuu siitä, mitkä atomiorbitaalit sulautuvat yhteen. Jos atomiorbitaalit ovat sitoutuvien atomien ytimiä yhdistävällä suoralla, molekyyliorbitaalia nimitetään sigmasidokseksi (σ-sidos).
Molekyyliorbitaalin muoto riippuu siitä, mitkä atomiorbitaalit sulautuvat yhteen. Jos atomiorbitaalit ovat kohtisuorassa ytimiä yhdistävää suoraa vastaan, molekyyliorbitaalia nimitetään piisidokseksi.
