Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 1 of 37 Vegyületek

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 2 of 37 Molekuláris vegyületek 1 /inch 0.4 /cm

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 3 of 37 Az elemek standard színjelölése

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 4 of 37 Néhány molekula H2O2H2O2 CH 3 CH 2 ClP 4 O 10 CH 3 CH(OH)CH 3 HCO 2 H

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 5 of 37 Ionos vegyületek Majdnem minden elem atomjai képezhetnek töltött részecskéket vagyis ionokat elektron felvétellel vagy elektronvesztéssel. Az ionokból álló vegyületeket ionos vegyületeknek nevezzük. ¾A fémek elektronvesztésre hajlamosak, pozitív töltésű ionok képződése közben, ezek a kationok. ÖA nemfémek elektronfelvételre hajlamosak, negatív töltésű ionok képződése közben, ezek az anionok.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 6 of 37 Nátrium-klorid Na + és Cl - ionokból álló kiterjesztett rács A legegyszerűbb képlet a NaCl

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 7 of 37 Szervetlen molekulák S8S8 P4P4

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 8 of 37 Molekulatömeg Molekulaképlet C 6 H 12 O 6 Tapasztalati képletCH 2 O Glükóz 6 x 12, x 1, x 16,00 Molekulatömeg:Használjuk a természetes izotópkeveréket, = 180,18 Pontos tömeg:Használjuk a legleterjedtebb izotópokat, 6 x 12, x 1, x 15, = 180,06339

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 9 of 37 HalotánC 2 HBrClF 3 M(C 2 HBrClF 3 ) = 2M C + M H + M Br + M Cl + 3M F = (2 12,01) + 1, , ,45 + (3 19,00) = 197,38 g/mol Kémiai összetétel Mólarányn C /n halotán Tömegaránym C /m halotán

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 10 of 37 Egy vegyület tömeg%-os összetételének kiszámítása Számoljuk ki a molekulatömeget M(C 2 HBrClF 3 ) = 197,38 g/mol Egy mól vegyületre írjuk fel a tömegarányt és alakítsuk át százalékká:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 11 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 12 of 37 Tapasztalati képlet 1.Válasszunk egy tetszőleges tömegű mintát (100g). 2.Váltsuk át a tömegeket mólokba. 3.Írjunk fel egy képletet. 4.Alakítsuk a képletet kis egész számokká. 5.Minden alsó indexet szorozzunk meg egy kis számmal, hogy az összes index egész szám legyen. 5 lépésben:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 13 of 37 Determining the Empirical and Molecular Formulas of a Compound from Its Mass Percent Composition. Dibutyl succinate is an insect repellent used against household ants and roaches. Its composition is 62.58% C, 9.63% H and 27.79% O. Its experimentally determined molecular mass is 230 u. What are the empirical and molecular formulas of dibutyl succinate? Step 1: Determine the mass of each element in a 100g sample. C g H 9.63 g O g Dibutyl succinate is an insect repellent used against household ants and roaches. Its composition is 62.58% C, 9.63% H and 27.79% O. Its experimentally determined molecular mass is 230 u. What are the empirical and molecular formulas of dibutyl succinate? Example 3-5

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 14 of 37 Step 2: Convert masses to amounts in moles. Step 3: Write a tentative formula. Step 4: Convert to small whole numbers. C 5.21 H 9.55 O 1.74 C 2.99 H 5.49 O Example 3-5

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 15 of 37 Step 5: Convert to a small whole number ratio. Multiply 2 to get C 5.98 H O 2 The empirical formula is C 6 H 11 O 2 Step 6: Determine the molecular formula. Empirical formula mass is 115 u. Molecular formula mass is 230 u. The molecular formula is C 12 H 22 O 4 Example 3-5

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 16 of 37 Égetéses analízis

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 17 of 37 Oxidációs számok A fémek eletront vesztenek. Na Na + + e - A nemfémek elektront vesznek fel. Cl + e - Cl - RedukálószerekOxidálószerek Az oxidációs számokat használjuk az egy elem által felvett vagy leadott elektronok számontartására.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 18 of 37 Az oxidációs számok szabályai 1.Egy atom oxidációs száma szabad elemi formában 0. 2.Az atomok oxidációs számainak összege: i.Semleges részecskékben 0. ii.Ionos részecskékben az ion töltésével =. 3.Az alkáli fémek és az alkáli földfémek oxidációs száma vegyületeikben mindig +1 és Vegyületeiben a fluor oxidációs száma mindig –1

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 19 of 37 Az oxidációs számok szabályai 5.Vegyületeiben a hidrogén oxidációs száma általában +1 6.Vegyületeiben az oxigén oxidációs száma általában Fémekkel képzett biner (két elemes) vegyületekben: i.Halogének –1, ii.16-os csoport (VI. főcsoport) –2 iii.15-ös csoport (V. főcsoport) –3.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 20 of 37 Az oxidációs számok hozzárendelése Mi az oxidációs száma az elemeknek az alábbi vegyületekben? a) P 4 ; b) Al 2 O 3 ; c) MnO 4 - ; d) NaH a)P 4 egy elem. P OS = 0 b)Al 2 O 3 : O-nek –2. O 3 -nak –6. Ezért (+6)/2=(+3), Al OS = +3. c)MnO 4 - : nettó OS = -1, O 4 -nek –8. Mn OS = +7. d)NaH: nettó OS = 0, a 3 szabály erősebb mint az5-ös Na OS = +1 ésH OS = -1.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 21 of 37 A vegyületek elnevezése A hétköznapi vegyületekre triviális neveket használunk. A vegyületek elnevezésének szisztematikus módja a nómenklatúra. Szerves vegyületek Szervetlen vegyületek

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 22 of 37 Szervetlen Nómenklatúra Fémek és nemfémek biner vegyületei NaCl=nátrium klorid a név változatlanid végződéselektromosan semleges MgI 2 =magnézium jodid Al 2 O 3 =alumínium oxid Na 2 S=nátrium szulfid

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 23 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 24 of 37 Két nemfém biner vegyületei Molekulavegyületek általában a pozitív OS elemet írjuk előre. HCl hidrogén klorid mono1penta5 di2hexa6 tri3hepta7 tetra4octa8 Héhány pár több vegyületet is képez

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 25 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 26 of 37 Poliatomos Ionok A poliatomos ionok nagyon gyakoriak. ammónium ionNH 4 + acetát ionC 2 H 3 O 2 - karbonát ionCO 3 2- hidrogén karbonátHCO 3 - hipokloritClO - foszfátPO 4 3- kloritClO 2 - hidrogén foszfát HPO 4 2- klorátClO 3 - szulfátSO 4 2- perklorátClO 4 - hidrogénszulfátHSO 4 -

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 27 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 28 of 37 Szerves vegyületek elnevezése A szerves vegyületek nagyon elterjedtek a természetben A zsírok, szénhidrátok és fehérjék táplálékok. Propán, gázolaj, kerozin, olaj. Gyógyszerek és műanyagok A szénatomok láncokat és gyűrűket képeznek, amelyek a molekulák vázát alkotják.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 29 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 30 of 37 Néhány szénhidrogén szerkezete

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 31 of 37 Visualizations of some hydrocarbons

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 32 of 37 Izomerek Az izomerek azonos molekulaképletű de eltérő kapcsolódású vegyületek. H (c)

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 33 of 37 Funkciós csoportok – karbonsavak

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 34 of 37 Funkciós csoportok – alkoholok

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 35 of 37 Komplex Ionok és Koordinációs Vegyületek

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 36 of 37 A K oordinációs vegyületek Werner féle elmélete Az egyszerűbb vegyületekből felépülő vegyületeket koordinációs vegyületnek nevezzük. CoCl 3 és NH 3. –CoCl 3 · (NH 3 ) 6 és CoCl 3 · (NH 3 ) 5. –Különböző a reaktivitásuk az AgNO 3 -al.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 37 of 37 A Werner Elmélet [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 [Co(NH 3 ) 6 ] Cl - [CoCl(NH 3 ) 5 ]Cl 2 [CoCl(NH 3 ) 5 ] Cl - Kétféle vegyérték. –Elsődleges vegyérték. Az ion képződése során vesztett elektronok száma. –Másodlagos vegyérték. Ligandumoknak nevezett más csoportok a központi atomhoz kötéséért felelős.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 38 of 37 A koordinációs szám

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 39 of 37 Example 25-1 Relating the Formula of a Complex to the Coordination Number and Oxidation State of the Central Metal. What are the coordination number and oxidation state of Co in the complex ion [CoCl(NO 2 )(NH 3 ) 4 ] + ? Solution: The complex has as ligands 1 Cl, 1 NO 2, 4 NH 3. The coordination number is 6.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 40 of 37 Example 25-1 Charge on the metal ion:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 41 of 37 Ligandumok A ligandumok Lewis bázisok. –Elektron párokat adnak a fémeknek (amelyek Lewis savak). Egyfogú ligandumok. –Egy pár elektronnal kapcsolódnak a fémionhoz. Kétfogú ligandumok. – Két pár elektronnal kapcsolódnak a fémionhoz. Tridentate, tetradentate…..polydentate

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 42 of 37 Table 25.2 Some Common Monodentate Ligands.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 43 of 37 Néhány többfogú ligandum(Kelát ligandum)

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 44 of 37 Etilén Diamin

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 45 of Nomenclature In names and formulas of coordination compounds, cations come first, followed by anions. Anions as ligands are named by using the ending –o. –Normally – ide endings change to –o. – ite endings change to –ito. – ate endings change to –ato. Neutral molecules as ligands generally carried the unmodified name.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 46 of 37 Nomenclature The number of ligands of a given type is given by a prefix. Mono, di, tri, tetra, penta, hexa… –If the ligand name is a composite name itself Place it in brackets and precede it with a prefix: –Bis, tris, tetrakis, pentakis...

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 47 of 37 Nomenclature Name the ligands first, in alphabetical order, followed by the name of the metal centre. –Prefixes are ignored in alphabetical order decisions. The oxidation state of the metal centre is given by a Roman numeral. If the complex is an anion the ending –ate is attached to the name of the metal.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 48 of 37 Nomenclature When writing the formula the chemical symbol of the metal is written first, followed by the formulas of anions, –in alphabetical order. and then formulas of neutral molecules, –in alphabetical order.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 49 of Bonding in Complex Ions: Crystal Field Theory Consider bonding in a complex to be an electrostatic attraction between a positively charged nucleus and the electrons of the ligands. –Electrons on metal atom repel electrons on ligands. –Focus particularly on the d-electrons on the metal ion.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 50 of 37 Octahedral Complex and d-Orbital Energies

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 51 of 37 Electron Configuration in d-Orbitals Hunds rule Δ > P low spin d 4 Δ < P high spin d 4 pairing energy considerations Δ P

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 52 of 37 Spectrochemical Series CN - > NO 2 - > en > py NH 3 > EDTA 4- > SCN - > H 2 O > ONO - > ox 2- > OH - > F - > SCN - > Cl - > Br - > I - Large Δ Strong field ligands Small Δ Weak field ligands

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 53 of 37 Weak and Strong Field Ligands Two d 6 complexes:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 54 of 37 Energy Effects in a d 10 System

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 55 of 37 Tetrahedral Crystal Field

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 56 of 37 Square Planar Crystal Field

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 57 of Magnetic Properties of Coordination Compounds and Crystal Field Theory. Paramagnetism illustrated:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 58 of 37 Example 25-4 Using the Spectrochemical Series to Predict Magnetic Properties. How many unpaired electrons would you expect to find in the octahedral complex [Fe(CN) 6 ] 3- ? Solution: Fe [Ar]3d 6 4s 2 Fe 3+ [Ar]3d 5

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 59 of 37 Example 25-5 Using the Crystal Field theory to Predict the Structure of a Complex from Its Magnetic Properties. The complex ion [Ni(CN 4 )] 2- is diamagnetic. Use ideas from the crystal field theory to speculate on its probably structure. Solution: Coordination is 4 so octahedral complex is not possible. Complex must be tetrahedral or square planar. Draw the energy level diagrams and fill the orbitals with e -. Consider the magnetic properties.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 60 of 37 Example 25-5 Tetrahedral:Square planar:

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 61 of Color and the Colors of Complexes Primary colors: –Red (R), green (G) and blue (B). Secondary colors: –Produced by mixing primary colors. Complementary colors: –Secondary colors are complementary to primary. –Cyan (C), yellow (Y) and magenta (M) –Adding a color and its complementary color produces white.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 62 of 37 Color and the Colors of Complexes

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 63 of 37

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 64 of 37 Effect of Ligands on the Colors of Coordination Compounds

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 65 of 37 Table 25.5 Some Coordination Compounds of Cr 3+ and Their Colors

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 66 of Applications of Coordination Chemistry Hydrates –Crystals are often hydrated. –Fixed number of water molecules per formula unit.

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 67 of 37 Stabilization of Oxidation States Co 3+ (aq) + e - Co 2+ (aq)E° = V 4 Co 3+ (aq) + 2 H 2 O(l) 4 Co 2+ (aq) + 4 H + + O 2 (g) But: E° cell = V [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ (aq) + e - [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ (aq)E° = V Co 3+ (aq) + NH 3 (aq) [Co(NH 3 ) 6 ] 2+ (aq) K f = and

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 68 of 37 Photography: Fixing a Photographic Film Black and white. –Finely divided emulsion of AgBr on modified cellulose. –Photons oxidize Br - to Br and reduce Ag + to Ag. Hydroquinone (C 6 H 4 (OH) 2 ) developer: –Reacts only at the latent image site where some Ag + is present and converts all Ag + to Ag. –Negative image. Fixer removes remaining AgBr. AgBr(s) + 2 S 2 O 3 2- (aq) [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] 3- (aq) + Br - (aq) Print the negative

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 69 of 37 Sequestering Metal Cations tetrasodium EDTA

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 3 Slide 70 of 37 Biological Applications chlorophyl aporphyrin