Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Приклади розв’язання типових завдань з теми 7


Завдання 1. Визначити типи хімічних зв’язків, які утворюються в сполуках: N2, O2, Cl2, CaF2, NaCl, Na, CH4, LiH, BCl3, HCl, CO, H2O.

Розв’язання. У молекулах BCl3, CH4, H2O, CO, HCl реалізуються

ковалентні полярні зв’язки між атомами, оскільки в цих сполуках різниця електронегативностей елементів DЕН 0 (Додаток 1).

У молекулах N2, O2, Cl2 здійснюється ковалентний неполярний тип зв’язку, оскільки до складу кожної з цих молекул входять атоми тільки одного хімічного елемента з однаковими значеннями електронегативностей (DЕН = 0).

Речовини CaF2, NaCl мають іонний тип зв’язку оскільки різниця електронегативностей елементів (DЕН ³ 1,9).

Завдання 2. Пояснити, чи можливе існування молекул PCl5 і NCl5 .

Розв’язання. Електронна будова атома Фосфору:

3d
3s
3p
15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d0 B = 3.

 

3s
3p
3d
Отже, у нормальному стані валентність Фосфору становить три, але в молекулі PCl5 Фосфор п’ятивалентний (це його збуджений стан):

Р* … 3s1 3p3 3d1 B* = 5.

 

 

Отже, молекула PCl5 може існувати, причому Фосфор утворює п’ять хімічних зв’язків за ковалентним обмінним механізмом.

Молекула NCl5 не може існувати, тому що на другому валентному рівні атома Нітрогену немає d-підрівня:

 

 

 

 

7N 1s2 2s2 2p3 B = 3.


Для атома Нітрогену не існує збудженого стану, саме тому він може утворювати лише три хімічні зв’язки за ковалентним обмінним механізмом.

Завдання 3. Відомо, що валентний кут у молекулі SCl2 становить 90о, наведіть схему перекривання атомних орбіталей під час утворення цієї молекули. Чому ця молекула полярна?

Розв’язання. Наводимо електронні конфігурації валентних рівнів атомів Сульфуру та Хлору:

3p
16S … 3s23p4B = 2;

3p
3s

17Cl … 3s23p5В = 1.

3s


Обидва неспарені р-електро-ни Сульфуру беруть участь в утворенні двох s-зв’язків із двома атомами Хлору, які мають по одному неспареному електрону на р-атомній орбіталі. Тому молекула SCl2 має кутову будову з валентним кутом 90°. Полярність молекули пояснюється тим, що сума дипольних моментів окремих зв’язків, що утворюють молекулу, не дорівнює нулю ( ≠ 0).

Завдання 4. Визначити типи гібридизації центральних атомів, зобразити геометричні конфігурації: а) молекули амоніаку NH3; б) молекули води Н2О.

Розв’язання.а) Експериментально встановлено, що молекула амоніаку має пірамідальну геометричну форму, причому неподілена електронна пара (НЕП) атома Нітрогену напрямлена до однієї з вершин тетраедра. Всі зв’язки N-H у цій молекулі є рівноцінними, а валентні кути становлять 107°.

Якщо виходити з електронних формул атомів, що складають молекулу NH3 , хімічні зв’язки можуть бути утворені внаслідок перекривання трьох одноелектронних р-орбіталей атома Нітрогену з одноелектронними s-рбіталями трьох атомів Гідрогену.

­
7N … 2s22p3B = 3;

2p

1s
1H 1s1 B = 1.

       
 
НЕП
 
   
2s


Але в цьому випадку утворюється молекула пірамідальної просторової будови з кутами між зв’язками N-H, близькими до 90°, що не збігаються з експериментальними результатами.

Тому необхідно зробити припущення, що в атомі Нітрогену в момент утворення хімічного зв’язку відбувається sp3-гібридизація валентних орбіталей. При цьому одна з гібридних орбіталей має неподіленими електронними парами НЕП, а три інші – по одному електрону:

 

 

Підсумковий дипольний момент молекули NH3 відрізняється від нуля , тому молекула амоніаку полярна.

 
НЕП
б) У молекулі води також відбувається sp3-гібридизація атомних орбіталей центрального атома (Оксигену), тому молекула Н2О також має форму тетраедра, але з двома неподіленими електронними парами, напрямленими до вершин тетраедра:

8O … 2s22p4B = 2;

 


 

Отже, дві атомні орбіталі Оксигену утворюють два s-зв’язки з s-орбіталями атомів Гідрогену, а дві інші гібридні орбіталі заповнені неподіленими електронними парами (НЕП).

Сумарний дипольний момент молекули Н2О відрізняється від нуля , тобто молекула води також полярна.

У розглянутих молекулах амоніаку і води атомні орбіталі з неподіленими електронними парами (НЕП) не беруть участі в утворенні хімічного зв’язку, тобто вони є незв’язуючими. Зв’язуюча електронна пара знаходиться між двома взаємодіючими атомами і займає менший простір, ніж незв’язуюча. Тому відштовхування незв’язуючої пари проявляється більшою мірою, ніж зв’язуючої. Зменшення валентних кутів у ряді молекул СН4, NH3 і Н2О (відповідно 109,5°; 107° i 104,5°) обумовлене наявністю та збільшенням кількості незв’язуючих

 

орбіталей центрального атома за однакового типу гібридизації (sp3).

Завдання 5. Визначити типи гібридизації атомних орбіталей, які відбуваються в молекулах: а) СаН2; б) BBr3; в) CІ4. Зобразити їх геометричні конфігурації, оцінити валентні кути.

Розв’язання. а) У нормальному стані атом Кальцію має валентність, що дорівнює нулю (на валентному рівні немає неспарених електронів):

Са … 4s2B = 0.

     
 
 
   
4s


У сполуці СаН2 Кальцій двовалентний, тобто знаходиться у збудженому стані:

Са* … 4s14p1 B* = 2.

 
 
2s


Отже, можна припустити, що відбувається sp-гібридизація атомних орбіталей центрального атома - Кальцію.

Валентний електрон атома Гідрогену, який бере участь в утворенні хімічного зв’язку, знаходиться на s-атомній орбіталі, яка має форму кулі:

4р
­
1H 1s1 B = 1,

 

Са

 

Н Н

Валентний кут у молекулі СаН2 становить 180°, тому вона лінійна. Хоча молекула СаН2 має два ковалентні полярні зв’язки Са-Н, унаслідок лінійної та симетричної будови вона є неполярною .

б) У нормальному стані атом Бору має валентність, що дорівнює одиниці:

 

2р
2s

 

 

5В 1s22s22p1 B = 1.

 

У сполуці BBr3 Бор тривалентний, отже, знаходиться у збудженому стані:

B* … 2s12p2B* = 3.

2р
2s
2р
2s

Оскільки всі зв’язки в молекулі BBr3 рівноцінні, можна констатувати, що вона має симетричну будову, а тип гібридизації атомних орбіталей Бору - sp2 з валентним кутом 120о.



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.