Chemická vazba 2 slabé vazebné interakce FC 3806 Jaro 2021 1) Určete a zdůvodněte, jaké vazby existují v následujících látkách: oxid uhličitý, oxid křemičitý, fluorid rubidný, polyethylen, cín, fenol, naftalen, chlorid amonný, hydrid sodný. Vybírejte všechny správné odpovědi z následujících nabídek (v jednom případě je více správných odpovědí): 1) kovalentní nepolární, 2) kovalentní polární, 3) iontová, 4) kovová. 2) Najděte v tabulkách délku vazeb v těchto sloučeninách: KI, CaF2, H2S, CH4, SiH4. Nalezené údaje uveďte v jednotkách: metry, nanometry, pikometry, angströmy. Sloučenina Délka vazby KI 3,04 × 10-10 m 0,304 nm 304 pm 3,04 A CaF2 1,33 × 10-10 m 0,133 nm 133 pm 1,33 A H2S 1,34 × 10-10 m 0,134 nm 133,6 pm 1,34 A CH4 1,09 × 10-10 m 0,109 nm 109 pm 1,09 A SiH4 1,48 × 10-10 m 0,148 nm 148 pm 1,48 A 1 A = 100 pm 3) Napište elektronové strukturní vzorce následujících látek: H2O2, SF6, BF3, SO3, CH3COOH, XeF2, BrF3, C2H2, NH3, HCN 4) Napište elektronové strukturní vzorce následujících látek: N2, CO, CS2, PCl3, PF5, HCN, CH3OH, SiO2, O2, O3 5) Pro následující částice nakreslete energetické digramy molekulových orbitalů a zjistěte řád vazby: H2 +, Be2 +, O2 2−,O2 −, LiH. 6) Pro následující částice nakreslete energetické digramy molekulových orbitalů a zjistěte řád vazby: B2, C2, CO, He2, He2 + 7) Které z uvedených molekul mají nenulový dipólový moment? Zdůvodněte: H2, H2S, BF3, CHF3, PCl5, CCl4, NH3, H2O, F2, HF, o-, m- p-C6H4Br2. 8) Oxid uhelnatý má délku vazby 1,13·10–10 m a dipólový moment 0,36·10-30 C m. Oxid dusnatý má délku vazby 1,59·10–10 m a dipólový moment 0,33·10–30 C m. Která z těchto látek má větší parciální náboj na atomu kyslíku? 9) Chlorovodík má délku vazby 1,27·10–10 m a dipólový moment 3,60·10-30 C m. Jodovodík má délku vazby 1,60·10–10 m a dipólový moment 1,27·10–30 C m. Je silnější kyselina chlorovodíková, nebo jodovodíková? Odpověď podložte výpočtem efektivního náboje na atomu vodíku. 10) V každé dvojici vyberte částici s větší meziatomovou vzdáleností, řešte pomocí MO: a) v N2 nebo v N2 + b) v F2 nebo v F2 + 11) Nakreslete diagram molekulových orbitalů pro částice NO a NO+ a zjistěte pro každou z nich: a) vazebný řád b) zda délka vazby v NO je větší než délka vazby v NO+ c) zda zvýšení počtu elektronů v MO znamená vždy i zvýšení energie vazby 12) Pomocí diagramu molekulových orbitalů odhadněte, zda délka vazby je delší v molekule NO nebo CO. Seřaďte následující typy vazeb podle vzrůstající síly: vazba dipól-dipól, kovalentní vazba, Londonovy disperzní síly, vodíková vazba. Řešení: • Nejslabší jsou Londonovy disperzní síly (vznikají díky okamžitým malým nepravidelnostem v rozložení elektrického náboje v molekule, která je v průměru elektricky neutrální), o něco silnější je obvykle vazba dipól-dipól (parciální náboje na atomech polární molekuly jsou větší než při fluktuaci náboje v molekule nepolární), následuje vodíková vazba, nejsilnější z nabídky je vazba kovalentní. • Pro ilustraci je zde uvedena tabulka s přibližnými energiemi uvedených typů vazeb: Typ vazby Energie (eV) Londonovy disperzní síly < 0,05 vazba dipól-dipól 0,02 – 0,1 vodíková vazba 0,1 – 0,5 kovalentní vazba 2 – 10 Teploty tání a varu CH3COOH a CH3COOC2H5 shrnuje následující tabulka. Zdůvodněte, proč hodnoty teploty tání a teploty varu jsou u CH3COOC2H5 nižší než tyto hodnoty u CH3COOH. teplota tání (°C) teplota varu (°C) CH3COOH 17 118 CH3COOC2H5 –83,6 77 Obrázek schématicky znázorňuje fragmenty DNA včetně párování bází. Písmena A, T, C, G jsou zkratky pro deoxyribonukleotidy obsahující následující bázi: A – adenin, T – thymin, C – cytosin, G – guanin. Odhadněte a zdůvodněte, který z řetězců podlehne denaturaci při vyšší teplotě. a) Vodíková vazba se může objevit ve struktuře proteinů (= bílkovin). b) Mezi molekulami vody jsou přítomny vodíkové můstky. c) Vodíkovou vazbu tvoří vodík jen s prvky s nízkou elektronegativitou. d) Mezi atomy vzácných plynů a mezi nepolárními molekulami mohou působit Londonovy disperzní síly. Vyberte NEsprávné tvrzení o mezimolekulových silách: • Je možné, aby proběhla pouze oxidace nebo pouze redukce? Proč? • Seřaďte sloučeniny SO2, SF2, HI, OF2 a H2Se podle vzrůstajícího iontového charakteru jejich vazeb. Elektronegativity nalezněte v tabulkách. • Bez použití tabelovaných hodnot elektronegativit určete v uvedených trojicích molekulu s nejvíce iontovým charakterem vazby. • ICl, IBr, I2 • HBr, HCl, HI • Jedna z uvedených látek nemůže existovat. Která a proč? BrCl, ICl, IBr, ClI3, ClF3, IF5. • Odhadněte, zda je lépe polarizovatelná molekula vodíku nebo molekula dusíku. Udejte, na základě čeho jste polarizovatelnost odhadli. • Vysvětlete princip chladicí směsi. • Víte o nějakém kovu, který při pokojové teplotě není kujný a tažný? • Proč jsou kovy dobrými vodiči elektrického proudu a dobrými tepelnými vodiči? • Víte o nějaké látce, která není kov, ale přesto v pevném skupenství dobře vede elektrický proud? Čím se to odůvodňuje? • Čím jsou způsobeny rozdílné vlastnosti grafitu a diamantu? • Odhadněte, zda molekula cyklopentanu je planární či nikoliv. Odůvodněte. • Cyklopropan je velmi reaktivní sloučenina. Zdůvodněte, proč často reaguje za současného rozštěpení vazby C-C.