Dipólový moment vazby. Dipólový moment molekuly. Vodíková vazba.

TÉMA 7. Dipólový moment vazby. Dipólový moment molekuly. Vodíková vazba.
Mírou polarity vazby je její dipólový moment μ:
μ = e l,
kde e je náboj elektronu, l je vzdálenost mezi středy kladného a záporného náboje.
Dipólový moment je vektorová veličina. Pojmy "dipólový moment vazby" a "dipólový moment molekuly" se shodují pouze u dvouatomových molekul. Dipólový moment molekuly je roven vektorovému součtu dipólových momentů všech vazeb. Tímto způsobem závisí dipólový moment vícemoletkové molekuly na její struktuře.
V lineární molekule CO2 je každá vazba C–O polární. Molekula CO2 je však celkově nepolární, protože dipólové momenty vazeb se vzájemně kompenzují (obr. 5.4). Dipólový moment molekuly oxidu uhličitého m = 0.
V úhlové molekule H2O jsou polární vazby H–O uspořádány pod úhlem 104,5°. Vektorový součet dipólových momentů dvou vazeb H–O je vyjádřen diagonálou paralelogramu (obr. 5.4). Výsledkem je, že dipólový moment molekuly vody m není nula.
Obr. 5.4. Dipólové momenty molekul CO2 a H2O

Příklad 1. Určte, které z uvedených molekul F2, HF, BeF2, BF3, PF3, CF4 jsou polární.
Řešení: Dvouatomové molekuly tvořené stejnými atomy (F2) jsou nepolární, zatímco molekuly tvořené různými atomy (HF) jsou polární. Polarita molekul, které obsahují tři a více atomů, závisí na jejich struktuře. Struktura molekul BeF2, BF3, CF4 je vysvětlena pomocí představ o hybridizaci atomových orbitalů (sp-, sp2- a sp3-hybridizace). Geometrický součet dipólových momentů vazeb E-F v těchto molekulách je nulový, a proto jsou nepolární.

Příklad 2. Charakterizujte valencové možnosti atomů kyslíku a selenu.
Řešení. Elektronová konfigurace atomu kyslíku je 1s2 2s2 2p4. Na vnějším elektronovém obalu tohoto atomu je celkem šest elektronů, z nichž dva jsou nepárové. Proto je kyslík ve svých sloučeninách dvouvalentní. Toto je jediné možné valencové stavy atomu kyslíku, protože u prvků druhé periody chybí d-orbitaly.

Příklad 3. Uspořádejte molekuly NH3, H2O, SiH4, PH3 podle délky chemické vazby prvek-vodík.
Řešení: Délka chemické vazby roste se zvětšením poloměru atomu spojeného s atomem vodíku. V pořadí rostoucí délky vazby se molekuly řadí následovně: H2O, NH3, PH3, SiH4.

Příklad 4. Uspořádejte molekuly O2, N2, Cl2, Br2 podle energie chemické vazby.
Řešení: Energie vazby roste při zmenšení její délky a zvýšení násobnosti vazby. Proto je jednoduchá vazba v molekule chlóru silnější než v molekule bromu. Dvojitá vazba je přítomná v molekule kyslíku. Tato vazba je silnější než jednoduchá vazba v molekule chlóru, ale slabší než trojná vazba v molekule dusíku. Výsledkem je, že energie chemické vazby roste v tomto pořadí: Br2, Cl2, O2, N2.

Příklad 5. Určte typ krystalové mřížky následujících látek: grafit, zinek, zinková sůl, pevný oxid uhličitý.

5.2.
Charakterizujte valencové možnosti atomů fluoru a bromu.

5.3.
Uspořádejte molekuly Cl2, Br2, O2, N2 podle délky chemické vazby.

5.4.
Uspořádejte molekuly H2O, H2S, H2Se, H2Te podle energie chemické vazby prvek-vodík.

5.5.
Určte typ krystalové mřížky následujících látek: železo, křemík, jod, fluorid vápenatý.