 |
II. Химическая связь и строение молекул. Межмолекулярные связи.
|
|
|
|
II. Химическая связь и строение молекул. Межмолекулярные связи.
Агрегатные состояния вещества
Типовые задачи и их решение
1. Определить тип связи в следующих молекулах: KCl и AgCl. Oбъ-яснить механизм образования этих связей.
Решение.
1). Природа атомов элементов:
К – щелочной (активный) металл, s-семейство; Ag – металл, d-семейство;
Cl – неметалл, р-семейство.
2). Величина относительной электроотрицательности (ОЭО):
ОЭО (К) = 0, 91, ОЭО (Ag) = 1, 42, ОЭО (Сl) = 2, 83. Определяем разницу ОЭО связи К – Сl: 2, 83 – 0, 91 = 1, 92. Следовательно, связь – ионная.
Разница ОЭО связи Ag – Cl = 2, 83 – 1, 42 = 1, 41. Следовательно, связь – ковалентная полярная.
Механизм образования ионной связи:
19К 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Ко − е = K+
19К+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4sо,
следовательно, у иона калия формируется устойчивая электронная оболочка, подобная атому инертного газа аргона [Ar].
17Сl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Clо + e = Cl–
17Cl– 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6,
следовательно, у иона хлора также формируется устойчивая электронная оболочка, подобная атому инертного газа аргона [Ar].
Механизм ионной связи – перераспределение валентных электронов. Свойства – ненасыщаемость и ненаправленность. Вещество имеет кристаллическую решетку ионного типа:
Механизм образования ковалентной связи.
47Ag 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10.
Атом серебра имеет «провал» электрона с 5s- на 4d-подуровень.
17Сl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.
Валентный (неспаренный) электрон находится на p-подуровне:
17Сl KL 3 s p
| ¯ | ¯ | ¯ | |
Ковалентная связь образуется посредством обобществления неспаренных электронов, принадлежащих разным атомам, в общую электронную пару, которая смещена к хлору, т. к. ОЭОСl больше ОЭОAg:
|
|
|
Ag δ + Cl δ – ,
где – неспаренный электрон атома серебра; – электроны атома хлора.
Свойства ковалентной связи – насыщаемость и направленность.
2. Определить тип связи в молекуле AlBr3. Объяснить механизм образования связи и ее свойства. Какой тип гибридизации предшествует образованию молекулы AlBr3?
Решение.
1). Природа атомов элементов:
Al – металл, p-семейство; Br – неметалл, р-семейство.
2). Величина относительной электроотрицательности (ОЭО):
ОЭО (Al) = 1, 47, ОЭО (Br) = 2, 74. Определяем разницу ОЭО связи Al – Br: ∆ ОЭО = 2, 74 – 1, 47 = 1, 27.
Следовательно, связь – ковалентная полярная; общие электронные пары смещены к более электроотрицательному элементу – брому. На атоме алюминия возникает эффективный положительный (δ +), а на атомах брома –эффективные отрицательные (δ − ) заряды.
13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
KL 3 s p
| ¯ | |
13Al* KL 3 s p
| | | |
тип гибридизации sp2:
35Br 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
Электронная схема:
35Br KLM 4 s p
| ¯ | ¯ | ¯ | |
Механизм образования: обобществление валентных (неспаренных) электронов в общие электронные пары:
Br δ –
Br δ – Al 3δ + Br δ –
Свойства:
1). Насыщаемость (ковалентность) равна 3, так как образовались три общие пары электронов;
2). Направленность определяет форму молекулы:
форма - треугольная.
3. Определить тип связи в молекуле SbH3 и ее форму. Какая связь возникает между молекулами NH3? Почему эта связь не возникает между молекулами SbH3?
|
|
|
Решение.
1). Природа атомов элементов: Sb – неметалл, p-семейство; Н – неметалл, s-семейство; N – неметалл, р-семейство.
2). Величина относительной электроотрицательности (ОЭО):
ОЭО (Sb) = 1, 82, ОЭО (H) = 2, 1, ОЭО (N) = 3, 07. Определяем Δ ОЭО связи Sb – H: 2, 1 – 1, 82 = 0, 28.
Следовательно, связь – ковалентная неполярная.
Δ ОЭО связи N – H = 3, 07 – 2, 1 = 0, 97.
Cледовательно, связь – ковалентная полярная.
51Sb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3
Электронная схема:
51Sb KLMN 5 s p
| ¯ | | | |
Форма молекулы:
пирамидальная.
Между молекулами NH3 возникает водородная связь:
H H
H – N 3δ – . . . H δ + – N
| |
H H
Водородная связь возникает между протоном Н+ одной молекулы и сильно электроотрицательным элементом N другой молекулы.
Поскольку в молекуле SbH3 имеется ковалентная неполярная связь, и молекула не является диполем, то между молекулами SbH3 не возникает водородная связь.
4. Определить тип связи в соединении V2O5 и металлическом ванадии. Сравнить строение этих соединений.
Решение.
1). Природа атомов элементов:
V – металл, d-семейство; O – неметалл, p-семейство.
2). Величина относительной электроотрицательности (ОЭО):
ОЭО (V) = 1, 45; ОЭО (O) = 3, 5; определяем Δ ОЭО связи V – O: 3, 5 – 1, 45 = = 2, 05.
Следовательно, связь – ионная.
Соединение V2O5 имеет кристаллическую решетку ионного типа.
В металлическом ванадии – связь металлическая.
Ионный кристалл Кристалл металла
В ионном кристалле в узлах находятся положительные и отрица-тельные ионы, чередующиеся друг с другом.
В кристалле металла в узлах находятся положительные ионы. В междоузлиях - свободные электроны.
5. Охарактеризовать силы взаимодействия при растворении в воде сероводорода H2S и кислорода O2.
|
|
|
Решение.
1). Природа атомов элементов:
H – неметалл, s-семейство; O – неметалл, p-семейство; S – неметалл, р-семейство.
2). Величина относительной электроотрицательности (ОЭО):
ОЭО (Н) = 2, 1; ОЭО (O) = 3, 5; ОЭО (S) = 2, 6.
Определяем разницу относительной электроотрицательности:
Δ ОЭО связи Н – O = 3, 5 – 2, 1 = 1, 4; Δ ОЭО связи Н – S = 2, 6 – 2, 1 = 0, 5;
Δ ОЭО связи О – O = 3, 5 – 3, 5 = 0.
Следовательно, в молекулах Н2О и Н2S связь – ковалентная полярная, а в молекуле О2 – ковалентная неполярная.
При растворении в воде: между двумя полярными молекулами (Н2О и Н2S) возникает ориентационное, а между полярной (Н2О) и неполярной (О2) возникает индукционное взаимодействие (силы Ван-дер-Ваальса).
6. Объяснить образование иона гидроксония [H3O]+.
|
|
|
