1
Skupenské stavy
2
Skupenské stavy
0.997125kapalné
3.26 10 -4400plynné
0.91680pevné
Hustota, g cm-1Teplota, oC
(tlak 1 bar)
Skupenství vody
Plyn
Kapalina Molekulový krystal
3
Rozdíl mezi kovalentní vazbou a
mezimolekulovými silami
H2O 2H + O H = + 920 kJ mol-1
H2O(l) H2O(g) při 100 oC H = + 41.2 kJ mol-1
4
> 5Londonova disperzní
2 ­ 10Dipol-dipolová
10 ­ 50 (100)Vodíková
200 ­ 1000Kovalentní
Energie, kJ mol-1Typ vazby
5
Typy mezimolekulových vazeb
(van der Waalsových interakcí)
ion ­ ion Coulombické interakce
ion ­ dipol
dipol ­ dipol  orientační, Keesom
dipol ­ indukovaný dipol  indukční, Debye
ion ­ indukovaný dipol
indukovaný dipol ­ indukovaný dipol  disperzní, London
van der Waalsova repulze (odpuzování)
J. D. van der Waals
(1837- 1923)
NP za chemii 1910
6
7
Interakce ion - ion
Coulombův zákon
r
qq
E 21
04
1

=
8
Interakce ion - dipol
4
22
kTr
q
konstE

-=
9
Dipolový moment - 
proton a elektron, vzdáleny 1 
 = q L = (1.60 10-19 C)(1.00 10-10 m)
= 1.60 10-29 C m = 4.80 D
dipolový moment 4.80 D
je referenční hodnota, čisté +1 a -1 náboje vzdálené100
pm, vazba mezi nimi je 100% iontová
10
Interakce ion - dipol
11
Hydratace/solvatace iontů
Interakce klesá s rostoucí velikostí iontu
[Li(H2O)4]
+
[Na(H2O)x]+
K slabá
Rb nulová
Cs negativní
Interakce roste s rostoucím nábojem iontu
[Na(H2O)x]+ [Mg(H2O)6]2+ [Al(H2O)6]3+
Ion-dipol Polární koord. vazba
Interakce klesá
Interakce roste
12
Solvatace elektronů
Na rozpuštěný v kapalném amoniaku
Na(NH3)x
+ + e (NH3)x
-
Modrý elektricky vodivý roztok
Silné redukční činidlo
13
Interakce dipole - dipole
Keesom
6
22
kTr
konstE BA
-=
14
Interakce dipol - dipol
9.3 10 -300Dipolový
moment, C m
57- 0.5Teplota varu, °C
5858Mr
AcetonButanSloučenina
15
Interakce ion ­ indukovaný dipol
a dipol ­ indukovaný dipol
4
2
r
q
konstE

-=
(indukovaný) =  E
ion ­ indukovaný dipol
dipol ­ indukovaný dipol, Debye
6
2
r
konstE

-=
 = polarizovatelnost
16
Polarizovatelnost, , m3
1.83.00S
2.01.80CH2
1.50.63O
v.d.W poloměr

Polarizovatelnost
cm3 1024
Skupina
17
Molekula Polarizovatelnost Tvaru(K) Dipolový moment
(3) (D)
He 0.20 4.216 0
Ne 0.39 27.3 0
Ar 1.62 87.3 0
Kr 2.46 119.9 0
H2O 1.48 373.15 1.85
H2S 3.64 212.82 1.10
CCl4 10.5 349.85 0
C6H6 25.1 353.25 0
CH3OH 3.0 338 1.71
CH3F 3.84 195 1.81
CHCl3 8.50 334.85 1.01
18
Interakce indukovaný dipol
­ indukovaný dipol
Odpudivé síly Přitažlivé síly
19
Londonovy disperzní síly
6
2
r
IE
konstE

-=
IE = ionizační energie
 = polarizovatelnost
r = vzdálenost
20
teplota varu, K teplota varu, K
F2 85.1 He 4.6
Cl2 238.6 Ne 27.3
Br2 332.0 Ar 87.5
I2 457.6 Kr 120.9
Vliv Londonových sil na
skupenství halogenů a
vzácných plynů
S velikostí molekul roste
polarizovatelnost
Vliv polarizovatelnosti molekuly na velikost
Londonových sil
teplota varu, K
21
Vliv velikosti molekuly na velikost Londonových
sil
teplota varu, K
U jednoduchých uhlovodíků
nacházíme jen Londonovy
disperzní síly
22
Vliv tvaru molekuly na velikost Londonových sil
Stejná Mr
Větší plocha dotyku
23
Londonovy disperzní síly a dipol-dipolové
interakce
HCl: bv = 189.5 K
Dipolový moment = 1.03 D
HBr: bv = 206.2 K
Dipolový moment = 0.79 D
24
Vodíková vazba
O-H
O (Donorový atom)
O-H.....O
25
Vodíková vazba
O
H
N
O
O
o-nitrofenol
Ka = 10-7
O
H
N
O O
p-nitrofenol
Ka = 10-4
Intramolekulární vodíková vazba
Snížená kyselost OH skupiny
v důsledku tvorby vodíkové vazby
26
Vodíková vazba
Intermolekulární
27
Vodíková vazba
Vazba Vzdálenost () Rozmezí ()
N-H...N 3.10 2.88-3.38
N-H...O
- Amid NH 2.93 2.55-3.04
- Amino NH 3.04 2.57-3.22
N-H...F 2.78 2.62-3.01
N-H...Cl 3.21 2.91-3.52
O-H...N 2.80 2.62-2.93
O-H...O
- Alkohol OH 2.74 2.55-2.96
- Voda OH 2.80 2.65-2.93
O-H...Cl 3.07 2.86-3.21
28
Vodíková vazba
29
Vodíková vazba
Teploty varu, K,
hydridů 14., 15. a 16. skupiny
Molekulová hmotnost
30
HF2
-
Velmi silná vazba
Symetrické rozložení
vazebných délek
F-H
F-
(Donorový atom)
[F-H-F]
-
31
Vodíková vazba
Krystalové inženýrství
dimer
32
Struktura HF
33
Kyselina boritá
34
Struktura proteinů
35
Struktura DNA
36
37
Struktura ledu
38
Rovnováha přitažlivých a odpudivých sil
Lennard-Jones
Odpudivé síly
v.d. Waalsova repulze
E = 1/ r12
Přitažlivé síly
E = 1/ r6
39
Skupina vdW 0.5 Rm
C atom
- alifat 1.7  2.0 
- aromat 1.7 
O atom
- karbonyl 1.4  1.9 
- alkohol 1.5 
N atom
- amid 1.52  1.80 
- amin 1.65 
- ammonium 1.50 
F atom 1.35 
Cl atom 1.80 
Br atom 1.95 
I atom 2.15 
S atom 1.85 
40
Van der Waalsovy poloměry, 
Ag 1.72 Ar 1.88 As 1.85 Au 1.66
Br 1.85 C 1.70 Cd 1.58 Cl 1.75
Cu 1.40 F 1.47 Ga 1.87 H 1.20
He 1.40 Hg 1.55 I 1.98 In 1.93
K 2.75 Kr 2.02 Li 1.82 Mg 1.73
N 1.55 Na 2.27 Ne 1.54 Ni 1.63
O 1.52 P 1.80 Pb 2.02 Pd 1.63
Pt 1.72 S 1.80 Se 1.90 Si 2.10
Sn 2.17 Te 2.06 Tl 1.96 U 1.86
Xe 2.16 Zn 1.39