Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive...

14
Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook 1 February 20, 2018 Apr 308:46 PM Chapter 5 ‐ Chemical Bonding Apr 308:51 PM Section 5.1 ‐ Elements and Compounds What is the difference between elements and compounds? ‐ Elements are pure substances which cannot be broken down into any simpler substances. ‐ Compounds are pure substances that consist of two or more elements bonded in fixed ratios. ‐Only a few elements are found in a pure form. Most are found as compounds.

Transcript of Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive...

Page 1: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

1

February 20, 2018

Apr 30­8:46 PM

Chapter 5 ‐ Chemical Bonding

Apr 30­8:51 PM

Section 5.1 ‐ Elements and Compounds

What is the difference between elements and compounds?

‐  Elements are pure substances which cannot be broken down into any simpler substances.

‐  Compounds are pure substances that consist of two or more elements bonded in fixed ratios.

           ‐Only a few elements are found in a pure form. Most are found as compounds.

Page 2: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

2

February 20, 2018

Apr 30­9:25 PM

Near the beginning of the course, we learned about electron configurations.

Eg.  Draw the electron configuration for the carbon atom.

Draw the electron configuration for the sodium ion.

May 1­5:44 PM

The only electrons that are involved in bonding are the valence electrons (electrons in the outer ring).

Lewis Dot Diagrams:  Show the arrangement of valence electrons around a nucleus.

‐  any electron that is not paired up is called an unshared pair(single electrons in the outer shell) .They participate in bonding while electron pairs usually do not.

Page 3: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

3

February 20, 2018

Apr 30­9:33 PM

Lewis Dot Diagrams and the Periodic Table

May 2­2:26 PM

Page 4: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

4

February 20, 2018

May 1­5:43 PM

Section 5.2 ‐ Bond Formation

Why do you think atoms form bonds?

to form full outer shells!!!!

May 1­6:07 PM

Bonds form so that atoms can satisfy the octet rule.

Octet Rule:  when bonds form, atoms lose or gain electrons so that they can create a full outer ring/energy level and have a noble gas configuration.  (Hydrogen and helium are the exceptions because the form a full shell with 2 electrons instead of 8)

Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together.

There are three types of bonds:1.  Ionic Bonding2.  Covalent Bonding3.  Metallic Bonding

NOTE: NOBLE  (group  8 )GASES ALREADY HAVE FULL SHELLS AND DO NOT NATURALLY FORM BONDS WITH OTHER ELEMENTS.

Page 5: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

5

February 20, 2018

May 1­6:19 PM

1. Covalent Bonding (Molecular Compounds)         ‐ A COVALENT BOND is the electrostatic attraction between the nuclei of 2            atoms and a pair of shared electrons.  

‐ Individual units in covalent bonds are called molecules.‐ The atoms share electrons to follow the octet rule.

          ‐ Electrons that are shared between atoms are called SHARED PAIRS.          ‐One pair of shared electrons makes one bond and is called a SINGLE                 COVALENT BOND.           ‐Two pairs of shared electrons make two bonds and is called a DOUBLE   COVALENTBOND.            ‐Three pairs of shared electrons make three bonds and is called a TRIPLE COVALENT BOND.

May 4­4:35 PM

Examples:  ‐ Hydrogen

‐ Chlorine

‐  Fluorine

Page 6: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

6

February 20, 2018

May 4­4:10 PM

Molecules can be made up of multiple atoms.  For example, consider methane, which is made up of carbon and hydrogen atoms:

May 1­6:23 PM

Multiple Bonds‐  When non‐metal atoms have more than one unpaired electron available 

for sharing, they can share more than one electron to form bonds.

Example:  ‐ Oxygen molecule:

‐ Nitrogen molecule:

Page 7: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

7

February 20, 2018

May 4­3:48 PM

Types of covalent bonds:

Single Covalent Bond:  consists of one pair of shared electrons

Double Covalent Bond:  consists of two pairs of shared electrons

Triple Covalent Bond:  consists of three pairs of shared electrons

Some covalent compounds bond in a special way to form a continuous 3­ dimensional arrays that are extremely strong (diamond). They are called NETWORK SOLIDS. Different shapes of a network solid of the same element are called ALLOTROPES.(diamond and graphite)

May 1­6:09 PM

Ionic BondingIonic bonds involve an electrostatic attraction between the positive and negative ions caused by the  transfer of electrons from one substance to another.

Consider sodium and chloride:

Magnesium and Oxygen:

Calcium and Fluorine:

Page 8: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

8

February 20, 2018

May 1­6:16 PM

What is an ionic bond?‐ An attraction between positive and negative ions that forms a crystal 

lattice.         ‐The smallest neutral unit of an ionic compound is called the Formula Unit.  

When the ratio of positive to negative is not 1:1, the crystal lattice becomes more complex, but is still arranged so the positive and negative are as close as possible.

May 4­4:18 PM

Metallic Bonding

METALLIC BOND‐ An electrostatic attraction between the positively charged metal ions and the pool of valence electrons that moves freely among them.‐  Cannot be explained by the models for ionic bonding or molecular bonding.

How metallic bonds form:‐  The valence electrons in metals 

are loosely held, so they are free to move between atoms.

‐  The free‐moving electrons form a sea of electrons which surround the positive ions.  

‐  The attraction between the positive and negative charges is what holds the meal together.

33

Page 9: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

9

February 20, 2018

Feb 8­4:39 PM

PROPERTIES OF METALS:

1.conduct electricity/heat2.malleable3.ductile4.lustrous

Feb 8­4:48 PM

Property Ionic Compound

Covalent Compound Metal

State of matter solid Solid, liquid, or 

gasSolid­except Hg

MP/BP High Low to high High

Conducts electricity Yes Not usually Yes

Solubility in water High Low to high No

Derivation Metal and non­metal Non­metals Metal

Representative Particle

Formula unit Molecule ___

Bond Formation

Transfer electrons

Share electrons

Cation in sea of e­

Brittleness Very brittle

Polar = high­med brittleNonpolar = soft

Malleable and ductile

Page 10: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

10

February 20, 2018

May 4­4:32 PM

Section 5.3 ‐ Bonds as a ContinuumIn this section, we will learn about three topics:

1.  Trend in Atomic Size2.  Trend in Ionic Size3.  Trend in Electronegativity

May 8­10:14 PM

1.  Trend in Atomic Size

Page 11: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

11

February 20, 2018

May 8­10:14 PM

1.  Trend in Atomic Size:a)  Decreases as you move across the period (left to right)

Why?  ‐   Electrons are being added to the same energy levels, and new energy levels are not added.  ‐  The increase in the nucleus charge causes a greater pull on the outer electrons toward the nucleus.

b)  Increases as you move down the group.Why?‐  As you go down the group, electrons are being added to higher energy levels.‐  Since a large number of rings are added, the inner electrons shield the outer electrons from the pull of the positive nucleus (shielding effect).

May 8­10:26 PM

Trend in Ionic Size

a)  Positive ions are always smaller than the neutral atoms from which they are formed.Why?The loss of the outer ring/energy level results in an increased attraction by the nucleus for the fewer remaining electrons.

Lithium Atom Lithium Ion

Page 12: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

12

February 20, 2018

May 10­8:49 AM

b)  Negative ions  are always larger than the neutral atoms from which they are formed.

Why?The increased number of electrons results in a lower effective nuclear attraction.

Nitrogen Atom Nitrogen Ion

Feb 16­4:25 PM

Trends in ionic size

Page 13: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

13

February 20, 2018

May 10­8:52 AM

Trend in Electronegativity

Electronegativity:  When involved in a bond, some elements attract the shared electrons more than other atoms.  This property is named electronegativity.

Example: 

Electronegativity Trend: The smaller the atom or ion the better it attracts electrons.

Feb 16­4:27 PM

the smaller the atom the greater the electronegativity

Page 14: Chapter 5 ‐ Chemical Bonding · Chapter 5 ‐ Chemical Bonding ... Chemical Bonds: are attractive electrostatic forces that hold atoms together. There are three types of bonds:

Chapter 5 Notes.notebook mh.notebook

14

February 20, 2018

May 10­9:11 AM

Bond Type and ElectronegativityYou can use electronegativity to predict the type of bonds that atoms will form.For example, if two atoms have the same electronegativity, they will form nonpolar covalent bonds.

How to predict the type of bond that will form:‐ find the electronegativity values for the elements involved‐  find the difference between these values‐  use the table to decide the type of bond.

  Difference between Electronegativities  Type of Bond 

0 ‐ 0.4   non‐polar covalent bond

0.4 ­ 1.0 moderately polar  covalent bond

1 ‐ 2  very polar covalent bond 

> 2   ionic bond

May 10­9:20 AM

‐ The atom with the larger electronegativity value has the electron more than the other atom, and therefore gains a slightly negative charge (δ‐)

‐  The other atom becomes slightly positive (δ+)

‐  This bond is called a dipole because it has two different poles, one positive and one negative.

Example:  For each of the following pairs of atoms, use electronegativies to predict the type of bond that will form.

a)  oxygen and hydrogen

b)  nitrogen and hydrogen

c)  fluorine and lithium

d)  sulfur and bromine