Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

MOLEKYLÆR GEOMETRI & SYMMETRI MO-TEORI FOR POLYATOMÆRE MOLEKYLER CH 3 & 4.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "MOLEKYLÆR GEOMETRI & SYMMETRI MO-TEORI FOR POLYATOMÆRE MOLEKYLER CH 3 & 4."— Utskrift av presentasjonen:

1 MOLEKYLÆR GEOMETRI & SYMMETRI MO-TEORI FOR POLYATOMÆRE MOLEKYLER CH 3 & 4

2 MOLEKYLÆR GEOMETRI Molekylets geometri er def av disse parametere –Bindingsavstand –Bindingsvinkel –Dihedralvinkel Molekylers form kan summeres som på neste bilde

3 LINEÆR Vinklet Pyramidal Trigonal bipyramidal Plankvadratisk Kvadratisk pyramidal Oktaedrisk Tetraedisk MOLEKYLÆRE STRUKTURER

4 VSEPR Modell for å bestemme molekylenes utseende Struktur bestemmes av repulsjon mellom elektronpar –Alle par teller –Dobbeltbinding er et par

5 Følgende strukturer er mulige To par - Lineært Tre par - Trigonalt Fire par - Tetraedrisk Fem par - Trigoonalt bipyramidalt Seks par - Oktaedrisk

6 Advarsler Nærliggende strukturer kan ha nesten samme energi –Resultatet vil være et avvik Steriokjemiske inerte par Modifikasjon av basisstruktur –Lone pair-lone pair –Lone pair-bond pair –Bond pair-bond pait

7 Gruppeteori - Symmetriteori Gruppeteori er den matematiske formalisme som beskriver dette fenomenet Symmetri er viktig i naturen Symmetri kan beskrives ved symmetri- elementer

8 SYMMETRIELEMENTER Identiteten E n-tallig rotasjonsakse C n Speilplan  v   h Inversjonssenteri Improper rotasjonsakseS n

9 PUNKTGRUPPER En samling symmetrielementer danner en PUNKTGRUPPE Elementene må forholde seg til hverandre etter reglene for grupper Molekyler som har alle symmetrielementene sier vi tilhører den gruppa som elementene definerer

10 GRUPPETEORI Gruppa må ha definert en operasjon Gruppa skal inneholde et enhetselement, E, slik at hvis R er medlem av gruppa så er RE=ER=R Hvis R & G er elementer i gruppa skal også RG og GR være elementer i gruppa Hvert element skal ha en invers R -1 slik at R R -1 = R -1 R = E

11 VANNMOLEKYLET O H H z x C2C2  v (xz)  v (yz) Symmetrielementer for vann: E, C 2,  v (xz),  v (yz) Danner disse elementene en gruppe??

12

13 BESTEMMELSE AV PUNKTGRUPPE

14

15 H2O2H2O2 E C 2  v (zx)  v (zy) z x

16 Bestemmelse av punktgruppe for H 2 O 2 E, C 2,  v (zx),  v (zy) [C 2v ]

17 N2O4N2O4 E 3C 2 (X, Y, Z)  h (zx)  v (zy)  v (xy) z x

18 Bestemmelse av punktgruppe for N 2 O 4 E, 3C 2 (X,Y,Z),  v (zx),  v (zy),  v (xy) [D 2h ]

19 BF 3 E C 3 3C 2 3  v  h S 3 B

20 Bestemmelse av punktgruppe for BF 3 E, C 3, 3C 2, 3  v,  h, S 3, [D 3h ]

21 POLARE MOLEKYLER Et molekyl kan ikke være polart hvis det har et inversjonssenter. Et molekyl kan ikke ha en dipol vinkelrett på et symmetriplan Et molekyl kan ikke ha en elektrisk dipol vinkelrett på en rotasjonsakse

22 POLARE MOLEKYLER Et molekyl kan ikke være polart hvis det tilhørere en av disse gruppene Hvilken som helst gruppe som innkluderer et inversjonssenter. Alle D-gruppene De kubiske gruppene (T,O), de icosahedrale (I) og deres modifikasjoner

23 Kirale molekyler Et kiralt molekyl kan ikke bli likt sitt speilbilde En hånd er kiral Kirale molekyler er optisk aktive som betyr at de roterer polarisert lys sitt plan Kirale molekyler er viktige i assymmetriske synteser, L-dopa etc

24 Kirale molekyler Et kiralt molekyl kan ikke en improper akse S n Det betyr at molekyler som tilhører D nh,D nd og de kubiske gruppene T og O.

25 KIRALE MOLEKYLER

26 KARAKTERTABELLER Hvert symmetrielement representerer en SYMMETRIOPERASJON Operasjonene opererer på bølgefunksjoner Hvis bølgefunksjonene opererer over i hverandere sier vi de er SYMMETRIFUNKSJONER OPERASJONENE kan representeres ved MATRISER Matrisene er en homomorf representasjon av gruppa

27 KARAKTERTABELLER Matrisas “trace”, summen av diagonalelementene er operasjonenes karakterer Symmetrifunksjonene er basis for matrisene som de opererer på Ved en-dimensjonale representasjoner vil symmetrifunksjonene kun skifte eller beholde fortegnet, de har enten karakteren 1 eller -1 Karakterene for en gruppe er ordnet i karaktertabeller

28 VANNMOLEKYLET O H H z x C2C2  v (xz)  v (yz) Symmetrielementer for vann: E, C 2,  v (xz),  v (yz)

29 KARAKTERTABELLEN FOR VANN

30 VANN Symmetriorbitaler O HaHb z x

31 MOLEKYLORBITALER Molekylorbitaler, (Moer),kan dannes som en lineærkombinasjon av basisfunksjoner En kan bare lineærkombinere symmetrifunksjoner av samme symmetri Symmetrifunksjonene bør ha tilnærmet samme energi for å bli lineærkombinert

32 VANN Molekylorbitaler-Bindinger O HbHa z x

33 Hb Ha O O Hb Ha

34 Oppsummering av Molekylorbitaler for vann    p y Lonepair b 2    s  p z Lonepair a 1    s a  s b ) +(s +  p z ) OH-binding a 1    s a  s b ) - (s +  p z ) Antibindende a 1    s a  s b ) +p x OH-binding b 1    s a  s b ) - p x Antibindende b 1

35 Energinivådiagram for vann p(O) s(o) Sa,Sb (H) a1a1 b1b1 a1a1 a1a1 b1b1 b2b2 1a 1 1b 1 2a 1 1b 2 3a 1 2b 1

36 Etylenmolekylet C C H d H H c H Symmetrielementer: E, C 2 (x), C 2 (y) C 2 (z) i,  (xy),  (xz),  (yz) D 2h z y ab

37

38

39

40

41 Ionisasjonspotensialene for de laveste molekylorbitalene i etylen 1b 3u  (C-C) 10.4 eV 1b 3g  (C-H) 13.0 eV 2a g  (C-C) 14.4 eV 1b 2u  (C-H) 16.1 eV 1b 1u  (C-H) 19.4 eV 1a g  (C-H) 26.0 eV

42 Energinivådiagram for etylen 1b 2g 1b 3u 1b 3g 2a g 1b 2u 1b 1u 1a g b 3g b 2u b 1u agag De fire s-orb fra hydrogen De to s-orb fra carbon p’ene fra carbon agag b 1u b 2u b 3u agag b 2g b 3g b 1u

43 AB 2 -molekyler Lineært først B - A - B Her kan vi dele opp elektronkon- figurasjonen en sigma- og en pi-del Sigmadelen behandles med hybridorbitaler og lokaliserte bindinger Betrakter pi-systemet for seg

44  systemet for AB 2 p b + p a + p b p b - p b p b - p a + p b Bindende Ikke-bindende Antibindeende

45 Energinivådiagram for lineært AB 2  xy b  xy 0  xy *

46 Energinivådiagram for lineært CO 2  xy b  xy 0  xy * : O - C - O : Totalt valenselektroner 16 Sigmaelektroner 8 Pielektroner 8 To pi-bindinger og to “ lonepair”

47 Energinivådiagram for lineært NO 2  xy b  xy 0  xy * : O - N - O : Totalt valenselektroner 17 Sigmaelektroner 8 Pielektroner 8 En og en halv pi-bindinger og et og et halvt “ lonepair”

48 Energinivådiagram for lineært O 3  xy b  xy 0  xy * : O - O - O : Totalt valenselektroner 18 Sigmaelektroner 8 Pielektroner 10 En pi-bindinger og tre“ lonepair”

49 AB 2 med 18 eller mer elektroner : : : : B - A - B : : :

50 AB 2 med 18 eller mer elektroner To resonementer Vi oppnår bare en pi-binding i det lineære tilfellet; samme som ved vinklet VSEPR teorien tilsier vinklet : : : : B - A - B : : :

51 O O :.. : O.. Vinklet molekyl med totalt 18 valenselektroner Her vil vi ha et sigmaskjelett som tar 14 elektroner Vi har da fire pi-elektroner vi har tre atomære pi orbitaler O a Ob1 Ob2 Fra disse kan en lage tre orbitaler b1+a+b2 bindende b1-b2 ikke-bindende b1-a+b2 antibindende bb 00 

52 AB 3 B :: A

53 Pi-representasjonene er de med negativ karakter for speilplanet

54

55 Energinivådiagram for AB 3 a+b1+b2+b3 b1-b2-b3 b3-b2 a-(b1+b2+b3)

56 AB 3 B :: A Vi ser her at det går 18 elektroner i sigma-skjellettet

57 Energinivådiagram for SO 3 a+b1+b2+b3 b1-b2-b3 b3-b2 a-(b1+b2+b3) Her er det 24 valenselektroner 18 av disse benyttes i sigma-skjellettet 6 skal da fordeles i pi-orbitalene En sigma-binding og to lone-pairs

58 Energinivådiagram for SO 3 2- a+b1+b2+b3 b1-b2-b3 b3-b2 a-(b1+b2+b3) Her er det 26 valenselektroner 18 av disse benyttes i sigma-skjellettet 8 skal da fordeles i pi-orbitalene Null sigma-binding og fire lone-pairs Dette gjør at ionet er pyramidalt

59 Metallbindinger Klassisk metallbinding Positive ladninger i en sky av negativ ladning Dette bilde forklarer mange av metallenes egenskaper: –Ledningsevne –mykhet, valsbarhet, osv –legeringer, smelter

60 Moderne metallbinding Båndteori Båndteori er molekylorbitalteori anvendt i et uendelig system Molekylorbitalene er delokalisert over hele metallet De vil da få orbitalenergier som ligger svært nær hverandre, og dette resulterer i det vi kaller energibånd

61 Båndstrukture Antibindene Bindende

62 Båndstruktur Antibindene Bindende S 1 -metaller Den høyeste fylte orbital kalles Fermi level P=1/(e (E-E(F))+1 ) E(F)=E F = energien hvor P=1/2

63 Et metall er ledende når elektronene kan overføres fra en orbital til en annen uten at det kreves energi Antibindene Bindende S 1 -metaller er ledende da båndet er halvfylt S 2 -metaller er ikke ledende da båndet er fylt

64 Kommentarer Overlappende tomme band kan gjøre et metall til leder f eks overlapp mellom s og p, p og d osv Hvis det er et lite bådgap mellom to bånd vil metallet være en halvleder hvis gapet er lite og kan overvinnes med en liten spenning Er gapet stort er metallet eller forbindelsen en isolator Metallet kan også gjøres til en halvleder ved doping


Laste ned ppt "MOLEKYLÆR GEOMETRI & SYMMETRI MO-TEORI FOR POLYATOMÆRE MOLEKYLER CH 3 & 4."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google