При решении задач этого раздела см. таблицу № 1

 

Химическая связь образуется при перекрывании валентных элек­тронов. У элементов s- и р-семейства валентными электронами являют­ся s- и р-электроны внешнего уровня, а у d- элементов валентными мо­гут быть s- электроны внешнего уровня и d- электроны предвнешнего уровня.

 

 

Пример 1.

Изобразите перекрывание электронных облаков при образовании молекул: NН₃, ВСl₃, СН₄. Каково пространственное строение этих моле­кул?

 

Решение:

Запишем электронное строение атомов азота и водорода и опреде­лим валентные электроны. Валентными являются неспаренные электро­ны.

₇N 1s²2s²2р³ 1s 2s 2р

 

₁Н 1s¹ 1s

У атома азота валентными являются три р- электрона второго уров­ня. Три р- электрона расположены по трем координатным осям и пере­крывание их с s- облаками трех атомов водорода происходит в в соот­ветствующих направлениях.

Молекула NН₃ имеет пирамидаль­ную форму

 

 

В молекуле ВС1з бор трехвалентен.

 

₅В 1s²2s²2р² 1s 2s 2р

 

В нормальном состоянии бор одновалентен, а при возбуждении в атоме бора - три валентных электрона – один s-электрон и два р-электрона:

 

1s 2s 2р

 

Эти электроны занимают различные энергетические подуровни и имеют разные формы электронных облаков.

При образовании химической связи в атоме бора происходит sp²-гибридизация, то есть вместо одного s-облака и двух р-облаков образу­ется три одинаковых гибридных облака, гибридное облако в отличие от s- и р-электронов в большей степени вытянуто по одну сторону от ядра

Это дает возможность увеличению области перекрываний при образовании связи, то есть способствует упрочнению химической связи.

Три гибридных облака ориентированны в одной плоскости под уг­лом 120°, это приводит к образованию молекулы треугольной формы.

Электронное строение атома хлора:

 

₁₇Сl 1s²2s²2р⁶3s²3р⁵ 3s 3р

 

В атоме хлора валентным является один р-электрон.

 

Рассмотрим строение молекулы СН₄. Углерод в данной молекуле четырехвалентен, это соответствует возбужденному состоянию атома углерода: ₆С 1s²2s¹2p³.

 

2s 2р

 

Валентными являются один s-электрон и три р-электрона, то есть в процессе образования химической связи в атоме углеро­да происходит sp³- гибридизация, в результате которой образуется че­тыре одинаковых гибридных облака.

Четыре гибридных облака ориентированны к вершинам тетраэдра. Угол между ними 109°28', и форма молекул при sp³- гибридизации тетраэдрическая.

Пример 2.

Определить, полярны ли молекулы Н₂О и ВеСl₃?

Решение:

Определяем строение молекулы Н₂О.

 

₈О 1s²2s²2p⁴ 2s 2р

 

В атоме кислорода валентными являются два р-электрона, они рас­положены по двум координатным осям; поэтому форма молекулы Н₂О угловая

Связь О–Н ковалентная полярная, общая электронная пара смещена к атому кислорода как более электроотрицательному атому. Направле­ние смещения показывают стрелкой (вектор дипольного момента свя­зи р). Для определения полярности молекулы необходимо сложить век­торы дипольных моментов связей. Если результирующий вектор μ _R ≠ 0, то молекула полярна, а если μ _R = 0, то молекула неполярна.

 

 

μ _R ≠ 0, молекула Н₂О полярна

 

В молекуле BeCl₂ у атома бериллия происходит sp-гибридизация, а два гибридных облака расположены под углом 180°, поэтому форма мо­лекулы BeCl₂ линейная.

Be* 1s²2s¹2р¹ - строение атома Be в возбужденном состоянии.

 

 

Связь Ве–С1 полярна. электронная плотность смещена к атому хло­ра, так как хлор более электроотрицательный, чем бериллий.

Сумма векторов дипольных моментов связей (результирующий дипольный момент) равна нулю, поэтому молекула ВеС1₂ неполярна.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

61. Что такое валентность? Что понимают под степенью окисления? Определить валентность и степень окисления углерода в соеди­нениях: СО₂, СН₄, С₂Н₂, С₂Н₄, С₄Н₁₀.

62. Какая из связей: H–N, H–S, H–Te, H–Li наиболее полярна? Почему? К какому из атомов смещено электронное облако в каждом из приведенных примеров?

63. Какая гибридизация электронных облаков имеет место в атоме кремния при образовании молекулы SiCl₄₇? Какова пространст­венная структура этой молекулы? Ответ объяснить.

64. Объясните, почему максимальная ковалентность серы может быть равной шести, а у кислорода такое валентное состояние от­сутствует?

65. В каком из приведенных соединений LiF, BeF₂, ВF₃, CF₄ связь Э–F будет больше всего приближаться к ковалентной? Почему?

66. Как изменится валентный угол в ряду соединений: H₂O, H₂S, H₂Se, Н₂Те? Ответ объясните.

67. Определите тип химической связи в молекулах NaCl, HC1, Cl₂. Ответ объясните. Для молекулы HC1 и С1₂ изобразите перекрывание электронных облаков.

68. Что такое σ - и π -связи. Сколько σ - и π -связей в молекуле азота? Изобразите схему перекрывания электронных облаков в этой мо­лекуле.

69. Какой тип связи осуществляется в кристаллах металлов? Чем от­личается структура кристаллов NaCl от структуры кристаллов Na? Какой вид связи осуществляется в этих кристаллах?

70. Какую химическую связь называют водородной? Между молеку­лами каких веществ она образуется? Приведите примеры.

71. Какая химическая связь называется донорно-акцепторной? Разбе­рите на примере строения иона NН₄⁺. Укажите донор и акцептор.

72. Почему молекула ВС1₃ и NС1₃ имеют разную пространственную структуру? Ответ объясните.

73. Как изменяется прочность связи Н–Э в ряду H₂O – H₂S – H₂Se – H₂Te. Ответ объяснить.

74. Вычислить разность относительных электроотрицательности ато­мов для связей Н–О и О–As. Какая из связей более полярна? К ка­кому классу гидрооксидов относится Аs(ОН)₃?

75. Всегда ли молекула полярна, если все связи в ней полярные? Объясните на примерах молекул Н₂Sе и BeCl₂.

76. Изобразите перекрывание электронных облаков при образовании молекул GeCl₂ и GeCl₃. Полярны ли эти молекулы?

77. Определите тип химической связи в веществах: HC1, Na, Br₂, KF. Для вещества, имеющего ионную связь, составьте уравнения пре­вращения соответствующих ионов в нейтральные атомы.

78. Изобразите перекрывания электронных облаков при образовании молекул OF₂ и О₂. У какого из соединений в молекуле есть π -связь?

79. Приведите примеры, когда хлор образует различные виды хими­ческой связи: ионную, ковалентную полярную и ковалентную не­полярную. Ответ объясните.

80. Изобразите перекрывания электронных облаков при образовании молекулы водородного соединения мышьяка. Определите поляр­ность этой молекулы.

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: