Atom węgla, wiązania i oddziaływania w zw. org.

Question 1

Jakie stopnie utlenienia może przyjmować węgiel?

Answer 1

od +4 np. CO₂ do -4 np. CH₄

Question 2

Podaj przykłady minerałów, w których węgiel występuje w stanie wolnym

Answer 2

• odmiany alotropowe - diament i grafit
• nano rurki
• fulereny

Question 3

Co to odmiany alotropowe?

Answer 3

Odmiany pierwiastka, które różnią się między sobą strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce

Question 4

Scharakteryzuj związki węgla

Answer 4

• tendencja do tworzenia łańcuchów węglowych oraz podwójnych i potrójnych wiązań
• C-C jest b. silne i stabilne
• chętnie łączy się z H
• tworzy trwałe wiązania z wieloma pierwiastkami: O, N, S, P, fluorowcami (F, Cl, Br, I)

Question 5

Jakiego typu zhybrydyzowany orbital ma metan?

Answer 5

• sp³ - 1s i 3 p (stan wzbudzony)
• ma kształt czworościanu foremnego (tetraedr)
• osie orbitali tworzą kąt 109^o
• tworzą wiązania pojedyncze σ (sigma)

Question 6

Jaka jest różnica między wiązaniami pojedynczymi σ a podwójnymi σ+Π?

Answer 6

• Wiązanie σ - „przenikanie wzdłużne” orbitali
• Wiązanie Π - „przenikanie bocznym” orbitali

Question 7

Jaki orbital ma cząsteczka tlenu?

Answer 7

1 orbital σ i 1 orbital Π
Największa gęstość ładunku znajduje się poza prostą przechodzącą przez jądra
łączących się atomów.

Question 8

Jaką hybrydyzację ma eten C₂H₄?

Answer 8

• Wiązanie podwójne σ + Π
• sp²

Question 9

Jak wygląda hybrydyzacja benzenu?

Answer 9

• sp²
• Wiązanie podwójne σ + Π
• Sześć elektronów p atomów węgla może tworzyć trzy orbitale molekularne Π => 3 wiązania podwójne

Question 10

Jak wygląda hybrydyzacja azotu?

Answer 10

• sp
• Wiązanie potrójne: σ (sigma) + dwa Π (pi)

Question 11

Jak wygląda hybrydyzacja etynu?

Answer 11

• Wiązanie potrójne – σ (sigma) + dwa Π (pi)
• sp

Question 12

Kiedy powstaje hybrydyzacja w kształcie linii?

Answer 12

• nałożenie się jednego orbitalu s i jednego p sp
• możliwe jest powstanie wiązania potrójnego (jedno σ i dwa Π ) oraz jednego pojedynczego (σ)
• np. etyn

Question 13

Kiedy powstaje hybrydyzacja w kształcie płaskiego trójkąta?

Answer 13

• nałożenie się dwóch orbitali p i jednego orbitalu sp²
• atom C może wówczas utworzyć trzy wiązania σ i jedno mniej trwałe Π (pi) z nałożenia się niezhybrydyzowanych orbitali p, czyli jedno podwójne (σ i Π) i dwa pojedyncze (σ)
• np. eten

Question 14

Kiedy powstaje hybrydyzacja w kształcie tetraedu?

Answer 14

• wymieszanie orbitalu s i trzech orbitali p
• powstają cztery równorzędne wiązania (sigma) – wiązania leżące w jednej linii z jądrami łączących się atomów
• np. metan

Question 15

Jakie są rodzaje oddziaływań między cząsteczkowych?

Answer 15

• dipol-dipol - tworzą się między cząsteczkami posiadającymi trwałe momenty dipolowe
• van der Waalsa - oddziaływania między dipolem trwałym a indukowanym (wzbudzonym)
• dyspersyjne - między cząsteczkami niepolarnymi (występuje zawsze)

Question 16

Czym jest moment dipolowy?

Answer 16

• biegunowość cząsteczki
• iloczyn ładunku jednego z biegunów dipola i odległości między środkami ciężkości ładunków
• wartość wektorowa skierowana od ładunku + do -
• wiązania kowalencyjno-spolaryzowane

Question 17

Kiedy można nazwać cząsteczkę polarną?

Answer 17

Gdy środek ciężkości ładunku
ujemnego nie pokrywa się ze
środkiem ciężkości ładunku
dodatniego => trwały moment dipolowy

Im wyższa wartość momentu dipolowego, tym większa polarność

Question 18

Jakie własności mają cząsteczki polarne?

Answer 18

• zdolność solwatacji (związki polarne są dobrymi rozpuszczalnikami związków jonowych i innych związków polarnych)
• wyższe temperatury przejść
  fazowych

Question 19

Kiedy tworzy się wiązanie wodorowe?

Answer 19

Atom H z cząstkowym ładunkiem + jest współdzielony przez dwie cząsteczki posiadające atomy z cząstkowym ładunkiem -.

Question 20

Czym jest asocjacja i kiedy się tworzy?

Answer 20

• Wiązanie się pojedynczych cząsteczek w zespoły
• Efekt tworzenia przez nie silnych oddziaływań typu dipol-dipol oraz dodatkowo wiązań wodorowych

Question 21

Jakie cechy mają związki wytwarzające wiązania wodorowe?

Answer 21

• wyższa temp. wrzenia i topnienia
• mniejsza lotność

Question 22

Jakie grupy związków organicznych mogą wytwarzać wiązania wodorowe?

Answer 22

Atom o wysokiej elektroujemności (N, O, F) musi być bezpośrednio połączony z atomem wodoru:
- kwasy karboksylowe COOH - atom H jest połączony z O
- amidy - atom H połączony z N
- aminy NH₂ - atom H z N
- alkohole OH - atom H z O

Question 23

Czy między cząsteczkami acetonu może powstawać wiązanie wodorowe?

Answer 23

Nie, ponieważ jest to keton, gdzie występuje wiązanie C z O, gdzie O nie ma wystarczająco ujemnego ładunku.

Aceton może jednak tworzyć wiązanie wodorowe z wodą (H wody z O acetonu)

Question 24

Kiedy wiązanie wodorowe jest traktowane jako w. chemiczne, a kiedy jako oddziaływanie międzycząsteczkowe?

Answer 24

• Wiązanie chemiczne - wiązanie wodorowe występuje w obrębie jednej cząsteczki
• Oddziaływanie międzycząsteczkowe - jeśli wiązanie wiąże dwie lub więcej cząstek

Question 25

Jak polarność wpływa na temp. wrzenia związków?

Answer 25

Im związek jest bardziej polarny, tym większą ma temp. wrzenia np. metan - niepolany -162^o kw. octowy CH₃COOH +118^o

Question 26

Od czego zależy temp wrzenia w cieczach niepolarnych?

Answer 26

Wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej, długości łańcucha i sił van der Waalsa, rośnie temp wrzenia np. metan -162^o dekan +174^o

Question 27

Jak powstają roztwory?

Answer 27

Poprzez: - oddziaływanie substancji z rozpuszczalnikiem w wyniku której powstaje solwatowana forma rozpuszczanej substancji, - dyspersję substancji w rozpuszczalniku.

Question 28

Jak rozpuszczają się ciecze niepolarne w rozpuszczalnikach niepolarnych?

Answer 28

◼ Proces samorzutny ◼ W wyniku **dyfuzji** (ruch cząsteczek w wyniku gradientu ich stężenia) w efekcie następuje ujednorodnienie układu jednofazowego.

Question 29

Czy ciecze niepolarne rozpuszczą się w rozpuszczalnikach polarnych?

Answer 29

Ze względu na brak momentu dipolowego **solwatacja jonów praktycznie nie zachodzi w cieczach niepolarnych**, co jest przyczyną bardzo małej rozpuszczalności związków jonowych w rozpuszczalnikach niepolarnych.

Question 30

Na czy polega napięcie powierzchniowe?

Answer 30

◼ Jeżeli faza ciekła graniczy z fazą gazową, to siła wypadkowa cząsteczek cieczy położonych w warstwie powierzchniowej jest skierowana w głąb i usiłuje zmniejszyć swobodną powierzchnię cieczy ◼ Wtedy zewnętrzna warstwa cieczy zachowuje się jak sprężysta membrana dążąca do zminimalizowania swojej energii poprzez maksymalne skurczenie jej powierzchni

Question 31

Jak powstają warstwy niemieszających się cieczy lub emulsji?

Answer 31

np. alkohole mają - **fragment hydrofobowy** (reszta węglowodorowa) i - **fragment hydrofilowy** (grupa OH). Wtedy fragmenty hydrofilowe obracają się ku wodzie a hydrofobowe w przeciwnym kierunku. *Im dłuższy fragment hydrofobowy, tym mniej polarny jest alkohol*

Question 32

Czym są wiązania niezlokalizowane?

Answer 32

Występuje w nienasyconych zw. organicznych o sprzężonych wiązaniach wielokrotnych lub nienasyconych związkach pierścieniowych.

Question 33

Jak krotność wiązania wpływa na jego moc i długość?

Answer 33

Przy wiązaniach potrójnych i podwójnych jest większa moc i mniejsza długość