WYKŁAD II A. Podstawowe zadanie chemika materiałowego: kontrola wytwarzania, magazynowania i transferu materii i energii poprzez tworzenie nowych materiałów. B. Układ okresowy: podstawowe narzędzie chemika. Praktyczny układ okresowy chemika materiałowego. C. Struktura elektronowa i rozmiary atomów. Gdzie leżą i jak wygladają orbitale. Energia jonizacji i kontrakcja orbitali. Efekty relatywistyczne. D. Elektroujemność. Twardość i miekkość w sensie Pearsona.

C C–CC–C Glassy C RVC Nanotubes, CNT Amorphous C Chaoit & carbynes Diamon(oi)d Fullerene(s) graphite

Układ okresowy pierwiastków chemicznych.

Pierwiastki zewnątrzprzejściowe (d) Early TM Late TM Pierwiastki zewnątrzprzejściowe (d) Pierwiastki wewnątrzprzejściowe (f) Grupa główna (s) Grupa główna (post–przejściowe) (p)

Praktyczny układ okresowy pierwiastków chemika materiałowego.

Struktura elektronowa i rozmiary atomów. 1H 13.6 eV … 92U 115606 eV http://www.webelements.com

kontrakcja lantanowców Największy kation: Cs+(8) Ca. 188 pm Najmniejszy kation: H+ Ca. 0 pm Największe aniony: Bi3– Te2– I– Ca. 200–206 pm Najmniejszy anion: F– Ca. 117 pm + chemia połączeń złożonych: nieorganiczna (np. aniony heteropolikwasów) i organiczna (np. sole tetrabutyloammoniowe) kontrakcja lantanowców 8 8+10 8=2+6 10 8+10+14

Gdzie leżą i jak wygladają orbitale. N 1 2 3 4 http://www.orbitals.com/orb/orbtable.htm L 0 1 2 2 3 3 3 S P D F 2 6 10 14

Energia jonizacji i kontrakcja orbitali. E /eV –13.6 –24.6 –54.7 H He Li

Orbitale walencyjne. Pierwszy potencjał jonizacji.

Efekty relatywistyczne. Pierwszy i drugi potencjał jonizacji Grupa 11: n s1 (n–2) d10 Cu 745 1958 Ag 731 2070 Au 890 1980 Żółta barwa Au(0) i związków Au(1+); Zwiększona kwasowość Lewisa Au(1+); np. AuCl2– Istnienie Au–1 (CsAu, Cs3AuO); Długość wiązania M–H jest o 0.2 Å krótsza w AuH niż w AgH; Najwyższym osiągalnym stopniem utlenienia Au jest prawdopodobnie (7+); udokumentowano (5+); Au(2+) ma znaczącą tendencję do dysproporconacji na (1+) i (3+). Pierwszy i trzeci potencjał jonizacji Grupa 12: n s2 (n–2) d10 Zn 906 3833 Cd 868 3616 Hg 1007 3300

Orbitale molekularne. Jonowość i kowalencyjność. np (H, F, Cl, Br…) ns (H, Li, Na, K…) * 

Zaburzenie elektroujemności przez podstawienie izoelektronowe: C+ C  B + N

Elektroujemność Mullikena atomów, jonów i molekuł Elektroujemność Mullikena atomów, jonów i molekuł. Twardość i miekkość w sensie Pearsona. Polaryzowalność. cM = (IEv+EAv)/2 P = (IEv–EAv)/2 gdzie v = rodzaj orbitalu, np. s lub sp2  = (E/N) = –M  = ½ (/N) = ½ (2E/N2)  ~ 1/ LUMO P cM HOMO H Przybliżenie Koopmansa: IP(1) = –E(HOMO)

Elektroujemność Mullikena i twardość Pearsona gazów szlachetnych. Brak połączeń chemicznych ArHF (2000), ArF2 & ArHCl??? Uboga chemia Kr(II) Xe (II, IV, VI, VIII) Xe jako ligand (2002): [AuXe4]2+ Pierwiastek radioaktywny