Molila bih da mi objasnite zašto olovo ima uglavnom četverovalentne umjesto dvovalentne spojeve i kako se to može objasniti hibridizacijom orbitala?

Ime i prezime: maria polić antica.polic@ri.hinet.hr

 


Tvrdnja da olovo tvori uglavnom četverovalentne
spojeve došla mi je kao veliko iznenađenje. Spojevi
olova uglavnom se izvode iz kationa dvovalentnog olova,
Pb2+. Broj spojeva koji se izvode iz tog kationa daleko
premašuje broj poznatih spojeva četverovalentnog olova.
Poznati spojevi četverovalentnog olova uglavnom su kovalentnog karaktera i nestabilni su. Stabilnost tih spojeva pada s porastom ionskog karaktera veze te su spojevi olova(IV) jaka
oksidacijska sredstva. Tako se npr. PbCl4 ne može dobiti
reakcijom HCl i PbO2, već u reakciji nastaje PbCl2 i razvija
se elementarni klor.
Olovljev(IV) acetat, Pb(CH3COO)4 koristi se kao oksidacijsko
sredstvo u organskoj kemiji, a olovni dioksid, PbO2
dovoljno je jak oksidans za oksidaciju mangana(II) u
ljubičasti permanganat - što je karakteristična reakcija za
mangan u klasičnoj analitičkoj kemiji. Među ostale
poznate spojeve olova(IV) ubraja se i olovljev(II,IV) oksid,
Pb3O4, poznat kao minij. Minij se koristi za premazivanje
čeličnih predmeta (npr. stupova javne rasvjete) jer svojim oksidacijskim djelovanjem pasivizira površinu metala i tako
ju štiti od korozije.
Spojevi olova s vodikom analogni ugljikovodicima izvanredno su nestabilni, a najbolje je poznat analog metana, plumban PbH4.
Građa spojeva četverovalentnog olova poput PbCl4 se
hibridizacijom orbitala može objasniti kao i kod ugljika preko
miješanja jedne s i 3 p atomskih orbitala, pri čemu nastaju
4 sp3 hibrida.
S obzirom da se kemija olova(II) zapravo svodi na kemiju
kationa Pb2+ (koji je, nemojmo zaboraviti, uvijek koordiniran
s nekim liganadom poput vode, kloridnih iona i sl.)
s elektronskom konfiguracijom [Xe]5 d10 6 s2, svojstva i
stabilnost tih spojeva ne može se adekvatno opisati teorijom hibridnih orbitala samog iona, već je potrebno koristiti
teoriju molekulskih orbitala primjenjenu na metalne komplekse.

Izvanredna stabilnost spojeva dvovalentnog olova u
odnosu na četverovalentno može se povezati i s kemijskim
svojstvima ostalih elemenata u 6. periodi. Tako su kod talija,
za razliku od B, Al i ostalih homologa spojevi stupnja
oksidacije +3 jaki oksidansi i talij je u svojim spojevima
uglavnom jednovalentan.
Isto tako su i spojevi bizmuta(V) izvanredno nestabilni i
bizmut je uglavnom trovalentan (za razliku od npr. fosfora i
arsena kod kojih je stupanj oksiadcije +5 vrlo stabilan).
Ta svojstva objašnjavaju se relativističkim efektom.
Naime, zbog velike blizine jezgri 6 s elektroni su vrlo
čvrsto vezani u atomu te ne mogu sudjelovati u kemijskom
vezivanju s jednakom lakoćom kao i npr. 6 p elektroni atoma
olova, talija i ostalih elemenata 6. periode. Zbog toga se
par 6 s elektrona u tih elemenata često naziva i
"inertnim parom".

Za objašnjavanje građe molekula poput PbCl4 nije potrebno ulaziti
u relativno složene modele kao što je teorija hibridnih orbitala,
već je dovoljno proučiti VSEPR (Valence Shell Electron Pair
Repulsion) teoriju koja se temelji na vrlo jednostavnim
pretpostavkama.

Dobar uvod u tu tematiku predstavljaju "Opća i anorganska
kemija, I i II dio" autora I. Filipovića te S. Lipanovića.
Sama teorija hibridnih orbitala dobro je obrađena u knjizi
D. Grdenića "Molekule i kristali".
Uz pomoć te literature također se mogu dobro spoznati naizgled
jednostavni pojmovi KOVALENTNE i IONSKE veze, bez čijeg
razumijevanja nema puno smisla razgovarati o hibridnim ili
bilo kakvim drugim orbitalama...

Za malo viši stupanj predložio bih poseban osvrt na teme
poput teorije hibridnih i općenito atomskih i molekulskih
orbitala, teorije kristalnog i ligandnog polja.

Odgovorio: Tomislav Friščić   friscic@chem.pmf.hr

<-- Povratak

 

Postavite pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika.

copyright 1999-2000 e_škola_________kemija