הקשר הכימי והאנרגיה בתהליך הכימי

1. הקשר הכימי והאנרגיהבתהליך הכימי

2. כוחות משיכה וכוחות דחייה חשמלית

3. כוחות בין מטענים חשמליים • כוחות משיכה בין מטענים שונים: מטען חיובי נמשך למטען שלילי • כוחות דחייה בין מטענים זהים: מטען חיובי דוחה מטען חיובי ומטען שלילי דוחה מטען שלילי.

5. כוחות דחייה בין האלקטרונים כוחות דחייה בין הפרוטונים

6. כוחות דחייה בין האלקטרונים כוחות משיכה בין האלקטרונים לפרוטונים כוחות דחייה בין הפרוטונים

7. מה קורה כשאטום "פוגש" אטום כוחות משיכה ודחייה חשמליים גורמים ליצירת קשרים כימיים. בכל תהליך כימי ניתקים קשרים כימיים במגיבים ונוצרים קשרים חדשים. כך מתקבלים התוצרים, חומרים שלא היו קודם לכן. מגיבים תוצרים

8. האלקטרונים באטום • האלקטרונים הם חלקיקים בעלי מטען חשמלי שלילי. • בין האלקטרונים לגרעין קיימת משיכה חשמלית. • האלקטרונים אינם נעים במסלולים מוגדרים. הפיזור של המטען האלקטרוני מסביב לגרעין נקרא –ענן אלקטרוני.

9. סידור אלקטרונים ברמות האנרגיה • האלקטרונים סובבים סביב גרעין האטום בתוך עננים. כל ענן מייצג רמת אנרגיה. • לכל רמת אנרגיה יש מספר מוגבל של ממקומות ולכן, מספר מוגבל של אלקטרונים אותם היא יכולה להכיל.

10. רמת האנרגיה הראשונה היא מרחב כדורי כל הנקודות בתמונה הם אותו אלקטרון שמצוי במקומות שונים בזמנים שונים. אפשר לראות שיש אזורים שבהם יש הסתברות גבוהה יותר למצוא אותו מאשר באזורים אחרים.

11. לכל אטום אלקטרונים פנימיים קרובים יותר לגרעין ואלקטרונים חיצוניים(נקראים אלקטרוני ערכיות-פירוט בהמשך). • לאלקטרון הנמצא במסלול מסוים באטום יש אנרגיה המתאימה למסלולו, האלקטרון נמצא ברמת אנרגיה מוגדרת.

12. אפשר גם להשוות את רמות האנרגיה לשלבים בסולם http://www.astro.cornell.edu/academics/courses/astro101/herter/lectures/lec07.htm

13. כדי לדעת כמה אלקטרונים יש מסביב לגרעין ובאיזה מעגל (רמה) הם מסודרים, אנו מבצעים את השלבים הבאים : • בדיקה כמה אלקטרונים יש באטום (לפי המספר האטומי). • בדיקה באיזה שורה נמצא היסוד, כאשר השורות מסמנות את הרמות ("מעגלים") שיש לאטום. • בדיקה באיזה טור נמצא היסוד. מספר הטור הוא מספר האלקטרונים האחרונים ברמה.

14. סידור אלקטרונים- המשך • את שאר רמות האנרגיה מאכלסים באלקטרונים לפי ההנחיות הבאות: מספר האלקטרונים המקסימלי שנתן לאכלס בכל רמת אנרגיה: רמה 1: עד 2 אלקטרונים. רמה 2: עד 8 אלקטרונים. רמה 3: עד 18 אלקטרונים. ברמת האנרגיה האחרונה בכל אטום יש מקום לשמונה אלקטרונים בלבד. • חשוב: כללים אלה מתייחסים רק לחלק מהיסודות!

16. Li

17. Cl

18. קשרים כימיים

19. מדוע נוצרים קשרים כימיים? מצב שבו יש 8 אלקטרונים ברמה החיצונית מקנה ליסוד תכונה של יציבות כימית- חוסר נטיה להתרכב. לכל היסודות מלבד הגזים האצילים יש פחות מ- 8 אלקטרונים ברמה החיצונית, מה שמקנה להם חוסר יציבות כימית, ונטייה להתרכב. כל יסוד נוטה להגיע למצב נטרלי (8 אלקטרונים ברמה החיצונית) ולמצב יציב (מבחינה אנרגטית).

20. מה קורה בקשר היוני? אטומים של מתכות מכילים: 1 או 2 או 3 אלקטרונים ברמה החיצונית. אלקטרונים אלה נקראים אלקטרונים חופשיים הקשורים חלש לגרעין ויכולים לעזוב את האטום.כאשר אטומי מתכת מוסרים את האלקטרונים החופשיים, לאל מתכת הם הופכים להיות דומים לגז אציל במערך האלקטרונים. אטומים של אל מתכות מכילים 4 או 5 או 6 או 7 אלקטרונים ברמה החיצונית , הנמשכים חזק לגרעין ולא יכולים לעזוב את האטום. כאשר אטומי אל מתכת מקבלים אלקטרונים מאטומי המתכת , הם הופכים להיות דומים לגז אציל במערך האלקטרונים. מה קורה בקשר הקוולנטי? בקשר קוולנטי, 'משתפים' שני אטומים את האלקטרונים החופשיים שלהם ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר, ליצירת אורביטלים משותפים (בהם זוגות אלקטרונים) המצויים בין שני האטומים. קשרים קוולנטים אותם יוצר אטום עם אטומים אחרים משלימים את מצבו האלקטרוני של האטום למצב הדומה למצבו הנייטרלי של אטום גז אציל (8 אלקטרונים מסודרים בארבעה זוגות, מלבד הליום שבו זוג אלקטרונים).

21. בחומרים שונים קיימים קשרים כימיים שונים. כל הקשרים נובעים ממשיכה חשמלית בין החלקיקים. • אנו נתמקד בשלושה סוגים של קשרים כימיים • קשר יוני (בין מתכת לאל מתכת) • קשר קוולנטי (בין אל מתכות) • קשר מתכתי (הרחבה)

22. הקשר היוני

24. קשר יוני • קשר יוני - משיכה חשמלית בין יונים חיוביים ליונים שליליים. • דוגמה: במלח בישול NaCl, קיימים כוחות משיכה חשמליים בין יוני הנתרן החיוביים ליוני הכלור השליליים.

25. קשר יוני נוצר בין מתכתלאל-מתכת. • אטומי מתכת  יונים חיוביים • אטומי אל מתכת  יונים שליליים • מפגש בין יון חיובי ליון שלילי  כוחות משיכה חזקים  תרכובת יונית, מלח

31. תכונות הגביש היוני • מוצקים בטמפרטורת החדר; • טמפרטורת היתוך גבוהה; • טמפרטורת רתיחה גבוהה; • מסיסים במים; נוצרת תמיסה של יונים חיוביים ויונים שליליים ממוימים – מוקפים מולקולות מים קוטביות; • לא מוליכים חשמל במצב מוצק; מוליכים חשמל במצב נוזלי או בתמיסה מימית.

33. הקשר הקוולנטי

34. קשר קוולנטי האלקטרונים נמשכים על ידי שני גרעיני אטומים בעת ובעונה אחת ובכך גורמים לשני אטומים להיות "מחוברים". הם נקראים אלקטרוני קשר ומהווים את הקשר בין האטומים – קשר קוולנטי. קשר קוולנטי=קשר שיתופי יש זוג (או יותר עד 3 זוגות) אלקטרונים משותפים לשני האטומים המחוברים. סימולציה להיווצרות הקשר הקוולנטי בין שני אטומי מימן ליצירת מולקולת מימן.

38. נלי פרייזונד

39. ההבדל בין קשר יוני לקשר קוולנטי הקשר היוני חזק יותר מהקשר הקוולנטי(בדרך כלל)

40. יכולת קישור של אטום • יכולת קישור היא מספר הקשרים היחידים שאטום יכול ליצור. היא שווה למספר האלקטרונים הבלתי-מזווגים של האטום. • מספר הקשרים שייצור האטום לאטומים אחרים הוא על פי יכולת הקישור שלו. • לאטומים בטור 1 ובטור 7 יכולת קישור אחת. • לאטומים בטור 2 ובטור 6 יכולת קישור שתיים. • לאטומים בטור 3 ובטור 5 יכולת קישור שלוש. • לאטומים בטור 4 יכולת קישור ארבע. • לאטומים בטור 8 יכולת קישור אפס

41. יכולת קישור של אטומים

42. נוסחאות ייצוג אלקטרוניות נוסחת ייצוג אלקטרונית היא נוסחה המייצגת אטומים ומולקולות עם אלקטרוני הערכיות שלהם (האלקטרונים הקושרים והלא קושרים). הנוסחה נבנית על פי השערת לואיס. של אטומים של מולקולה

43. כללים לרישום נוסחותייצוג אלקטרוני *לדוגמה: היסוד כלור-רושמים את סמל האטום. -קובעים מספר אלקטרוני ערכיות לפי טור בטבלה המחזורית. -מסמנים אלקטרונים כנקודות , ב-4 מקומות מסביב לסמל.קודם כל רושמים אלקטרונים בודדים, לפי מספרם באטום, עד 4. -כל אלקטרון נוסף מעל 4 רושמים בזוג עם אלקטרון בודד שנרשם קודם.אלקטרונים בודדים נקראים בלתי מזווגים אלקטרונים בזוגות נקראים זוג אלקטרונים בלתי קושר. מספר אלקטרוני ערכיות של כלור הוא 7

44. דוגמה לנוסחת ייצוג אלקטרוני של מולקולה • דוגמא : CH4 קביעת מספר אלקטרוני הערכיות לפי הטבלה המחזורית וסימונם ולאחר מכן קושרים אותם נוסחת ייצוג אלקטרוני נוסחת מבנה מולקולרית

45. NH3 דוגמה נוספת נוסחת מבנה מולקולרית נוסחת ייצוג אלקטרונית

46. דוגמה נוספת NCl3 נוסחת ייצוג אלקטרוני ונוסחת מבנה מולקולרית

47. אלקטרוניםלא מזווגים אלקטרונים לא מזווגים אלקטרונים לא מזווגים • • • • אלקטרוניםמזווגים N • C • • • F • • • • • • 1 2 3 4 7 8 • • 5 6 חנקן פלואור פחמן נוסחאות ייצוג אלקטרוניות (נוסחאות לואיס) לאטומים ייצוג האלקטרונים ברמת האנרגיה האחרונה. (מספרם שווה למס' הטור והוא בין 1-8). מעל 4 אלקטרוני ערכיות, יסתדרו האלקטרונים בזוגות.

49. פלואור F2 F F F F F F כלור Cl Cl2 Cl Cl Cl Cl Cl קשר קוולנטי יחיד

50. חמצן O O O O O O O O O O2 N N N N חנקן N N N2 קשרים כפולים ומשולשים