Wzory: Wiązania chemiczne

Jony i wartościowość, wiązanie jonowe, kowalencyjne, koordynacyjne i metaliczne, hybrydyzacja, oddziaływania międzycząsteczkowe i wiązania wodorowe.

18 wzorów szkoła podstawowa: 3szkoła średnia: 15

Powstawanie jonów SP · szkoła podstawowa

\[\text{atom} - \text{e}^- \rightarrow \text{kation} \; (+), \qquad \text{atom} + \text{e}^- \rightarrow \text{anion} \; (-)\]

Do czego służy: opisuje powstawanie jonów. Oddanie elektronów → kation ($+$); przyłączenie → anion ($-$).

Tematy lekcji:Jony

Rodzaj wiązania SP · szkoła podstawowa

\[\text{metal} + \text{niemetal} \to \text{jonowe}, \qquad \text{niemetal} + \text{niemetal} \to \text{kowalencyjne}\]

Do czego służy: pozwala przewidzieć typ wiązania. NaCl (metal+niemetal) → jonowe; $\text{H}_2\text{O}$ (niemetale) → kowalencyjne.

Tematy lekcji:Wiązania chemiczne

Reguła krzyżowa SP · szkoła podstawowa

\[\overset{a}{\text{A}}\ \overset{b}{\text{B}} \rightarrow \text{A}_b\text{B}_a\]

Do czego służy: pozwala ułożyć wzór związku ze znanych wartościowości. Np. Ca(II) + O(II) → CaO (po uproszczeniu).

Tematy lekcji:Wartościowość

Ustalanie wzoru tlenku z wartościowości LO · szkoła średnia

\[\overset{n}{\text{E}}\ \overset{\text{II}}{\text{O}} \;\Rightarrow\; \text{E}_2\text{O}_n\]

Do czego służy: pozwala zapisać poprawny wzór tlenku, znając wartościowość pierwiastka.

Przykład: glin (III) + tlen (II) → krzyżowo $\text{Al}_2\text{O}_3$. Indeksy upraszczamy, jeśli to możliwe.

Tematy lekcji:Tlenki

Wartościowość reszty kwasowej LO · szkoła średnia

\[\text{wartościowość reszty} = n\ (\text{liczba atomów H})\]

Do czego służy: potrzebna do układania wzorów soli.

$\text{HCl}$ → reszta $\text{Cl}$ jednowartościowa; $\text{H}_2\text{SO}_4$ → reszta $\text{SO}_4$ dwuwartościowa.

Tematy lekcji:Kwasy nieorganiczne

Różnica elektroujemności a typ wiązania LO · szkoła średnia

\[\Delta E = |E_A - E_B|\]

Do czego służy: pozwala przewidzieć typ wiązania między dwoma pierwiastkami.

Kryterium

$\Delta E \lt 0{,}4$ → kowalencyjne,
$0{,}4 \le \Delta E \le 1{,}7$ → kowalencyjne spolaryzowane,
$\Delta E > 1{,}7$ → jonowe.

Tematy lekcji:Elektroujemność pierwiastków

Kryterium wiązania jonowego LO · szkoła średnia

\[\Delta E > 1{,}7\]

Do czego służy: pozwala orientacyjnie stwierdzić, że wiązanie ma charakter jonowy.

Przykład: NaCl → $\Delta E = |0{,}9 - 3{,}0| = 2{,}1 > 1{,}7$ → wiązanie jonowe.

Tematy lekcji:Wiązanie jonowe

Kryterium wiązania kowalencyjnego LO · szkoła średnia

\[\Delta E < 0{,}4\]

Do czego służy: rozpoznaje wiązanie kowalencyjne (niespolaryzowane) — para elektronowa należy symetrycznie do obu atomów.

Przykład: $\text{Cl}_2$ → $\Delta E = 0$ → wiązanie kowalencyjne.

Tematy lekcji:Wiązanie kowalencyjne

Krotność wiązania a wspólne pary LO · szkoła średnia

\[\text{krotność} = \text{liczba wspólnych par elektronowych}\]

Do czego służy: wiąże liczbę wspólnych par z rodzajem wiązania.

$\text{N}_2$ ma 3 wspólne pary → wiązanie potrójne, bardzo trwałe (stąd mała reaktywność azotu).

Tematy lekcji:Wiązanie kowalencyjne

Zakres różnicy elektroujemności — wiązanie spolaryzowane LO · szkoła średnia

\[0{,}4 \le \Delta E \le 1{,}7\]

Do czego służy: rozpoznaje wiązanie spolaryzowane na tle kowalencyjnego (poniżej 0,4) i jonowego (powyżej 1,7).

Przykład: HCl → $\Delta E = 0{,}9$ → wiązanie kowalencyjne spolaryzowane.

Tematy lekcji:Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane

Ładunki cząstkowe w dipolu LO · szkoła średnia

\[\text{A}^{\delta+}\!-\!\text{B}^{\delta-}\quad (E_B > E_A)\]

Do czego służy: pokazuje rozkład ładunku cząstkowego w spolaryzowanym wiązaniu.

Biegun $\delta^-$ jest przy atomie o wyższej elektroujemności, biegun $\delta^+$ przy niższej.

Tematy lekcji:Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane

Schemat wiązania koordynacyjnego LO · szkoła średnia

\[\text{D}\!:\ +\ \Box\text{A} \rightarrow \text{D}\!:\!\text{A}\]

Do czego służy: pokazuje, że wspólna para pochodzi w całości od donora, a akceptor daje pusty orbital.

Przykład: $\text{NH}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{NH}_4^+$.

Tematy lekcji:Wiązanie koordynacyjne

Model wiązania metalicznego LO · szkoła średnia

\[\text{M}^{n+} + n\,\text{e}^-_{\text{(zdelok.)}}\]

Do czego służy: schematycznie opisuje budowę metalu — kationy $\text{M}^{n+}$ w „morzu" elektronów.

Liczba oddanych elektronów $n$ zależy od liczby elektronów walencyjnych metalu (np. Na → 1, Mg → 2, Al → 3), co wpływa na twardość i temperaturę topnienia.

Tematy lekcji:Wiązanie metaliczne

Hybrydyzacja a kształt i kąt LO · szkoła średnia

\[sp \to 180^\circ,\quad sp^2 \to 120^\circ,\quad sp^3 \to 109{,}5^\circ\]

Do czego służy: przypisuje kształt i kąt cząsteczki do typu hybrydyzacji atomu centralnego (bez wolnych par).

Zestawienie

$sp$ — liniowy, $180^\circ$,
$sp^2$ — trójkątny płaski, $120^\circ$,
$sp^3$ — tetraedryczny, $109{,}5^\circ$.

Tematy lekcji:Hybrydyzacja i kształt cząsteczek

Liczba par elektronowych a hybrydyzacja LO · szkoła średnia

\[\text{liczba par (wiążące + wolne)} \Rightarrow \text{typ hybrydyzacji}\]

Do czego służy: szybkie ustalenie hybrydyzacji z liczby par elektronowych (metoda VSEPR).

2 pary → $sp$,
3 pary → $sp^2$,
4 pary → $sp^3$.

Tematy lekcji:Hybrydyzacja i kształt cząsteczek

Siły dyspersyjne a masa cząsteczki LO · szkoła średnia

\[M \uparrow \;\Rightarrow\; \text{siły dyspersyjne} \uparrow \;\Rightarrow\; t_{\text{wrz}} \uparrow\]

Do czego służy: tłumaczy wzrost temperatury wrzenia w szeregu podobnych, niepolarnych (lub słabo polarnych) cząsteczek.

Przykład: temperatury wrzenia gazów szlachetnych i fluorowców rosną w dół grupy wraz z masą.

Tematy lekcji:Oddziaływania międzycząsteczkowe

Warunek wiązania wodorowego LO · szkoła średnia

\[\text{X}\!-\!\text{H}\cdots\text{Y}\qquad \text{X, Y} \in \{\text{F, O, N}\}\]

Do czego służy: pozwala rozpoznać, czy w danej substancji mogą występować wiązania wodorowe.

Przykład: w wodzie $\text{O}\!-\!\text{H}\cdots\text{O}$; w fluorowodorze $\text{F}\!-\!\text{H}\cdots\text{F}$.

Tematy lekcji:Wiązania wodorowe

Wartościowość węgla LO · szkoła średnia

\[\text{C} \;\rightarrow\; 4\ \text{wiązania kowalencyjne}\]

Do czego służy: podstawa zapisywania wzorów — każdy atom węgla musi mieć dokładnie 4 wiązania.

Wiązania te mogą łączyć węgiel z wodorem, innymi atomami węgla lub innymi pierwiastkami (O, N, chlorowce).

Tematy lekcji:Właściwości węgla i związki organiczne

← Układ okresowy pierwiastków Reakcje chemiczne i stechiometria →