Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Задание 3 контрольной работы
|
|
Для химического элемента: определить в какой группе и каком периоде Периодической таблицы находится, к какому семейству относится, записать электронную формулу для нормального и возбужденного состояния атома, перечислить валентные электроны и возможные степени окисления, привести примеры соединений элемента в этих степенях окисления.
| Номер задания | Химический элемент | Номер задания | Химический элемент | Номер задания | Химический элемент | |
| 5B | 56Ba | 19K | ||||
| 79Au | 32Ge | 82Pb | ||||
| 56Ba | 105Db | 40Zr | ||||
| 55Cs | 34Se | 39Y | ||||
| 67Ho | 48Cd | 30Zn | ||||
| 66Dy | 50Sn | 81Tl | ||||
| 74W | 46Pd | 20Ca | ||||
| 56Ba | 52Te | 103Lr | ||||
| 16S | 44Ru | 84Po | ||||
| 62Sm | 37Rb | 38Sr | ||||
Тема 4 Химическая связь
Химическая связь – это взаимное сцепление атомов в молекуле в результате перекрывания их электронных облаков. Образованию химической связи может предшествовать гибридизация АО: преобразование различающиеся по форме и энергии АО разных подуровней в такое же количество гибридных молекулярных орбиталей. Гибридные орбитали имеют одинаковую энергию и форму, что обеспечивает равноценность образующихся связей. Гибридные орбитали более вытянуты в направлении образования химической связи и обеспечивают лучшее перекрывание с орбиталями присоединяющегося атома, чем негибридизованные. В гибридизации могут участвовать и d -орбитали внешнего или предвнешнего квантового уровня. Тип гибридизации АО центрального атома определяет геометрическую форму образующихся молекул или ионов.
Таблица 4
Форма молекул и тип гибридизации центрального атома
| Гибридизация центрального атома | Геометрическая форма молекулы или иона | Угол между связями | Пример молекулы или иона |
| sp | Линейная | 180° | BeF2, CH≡ CH, [Ag(NH3)2]+ |
| p 2 | Угловая | 90° | H2S, TeCl2 |
| sp 3 | Угловая | ~109, 5° | H2O |
| sp 2 | Плоский треугольник | 120° | BF3, CO32– |
| sp 2 | Плоский прямоугольник | 120° | CH2=CH2 |
| sp 3 | Тетраэдр | 109, 5° | CH4, NH4+ |
| d 3 s | Тетраэдр | 109, 5° | TiCL4 |
| sp 3 | Тригональная пирамида | ~109, 5° | NH3, Н3О+, SО32– |
| sp 3 d | Тригональная бипирамида | 90°, 120° | PCl5, |
| sp 3 d 2 | Октаэдр | 90° | SF6, [АlF6]33– |
| d 2 sp 3 | Октаэдр | 90° | [Fе(СN)6]4– |
| dsp 2 | Плоский квадрат | 90° | [PdСl4]2– |
Рассмотрим образование молекул с разным типом гибридизации центрального атома.
При образовании молекулы ВеF2 атом бериллия переходит в возбужденное состояние и имеет два неспаренных электрона один на 2 s - и один на 2 р -орбитали. Гибридизация этих АО приводит к образованию двух sp -гибридных молекулярных орбиталей, расположеных в молекуле под углом 180°, поскольку в таком случае электроны на этих орбиталях испытывают наименьшее взаимное отталкивание. В результате молекула ВF2 имеет линейное строение. Молекула неполярна. В молекуле две равноценные σ -связи Be–F, π -связей нет. Связи полярны, электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому F. На рисунке для атомов F показаны только 2 р -электроны, образующие связи.
|
|
|
Рисунок 2 Молекула BeF: а) sp -гибридизация АО бериллия и образование двух σ -связей; б) пространственное строение молекулы
При образовании молекулы ВF3 три неспаренных электрона атома бора в возбужденном состоянии расположены на АО 2 s, 2 р х, 2 р z. В результате гибридизации образуются три гибридные sp 2-орбитали. Для достижения минимального отталкивания гибридные орбитали направлены в углы правильного треугольника, углы между орбиталями равны 120°. В результате молекула ВF3 имеет форму плоского треугольника, ядро атома бора располагается в центре. Молекула ВF3 неполярна. В молекуле три σ -связи, все связи равноценны, π -связей нет. Связи полярны, электронная плотность смещена в строну атома F.
 |
Рисунок 3 Молекула ВF3: а) гибридизация АО бора и образование трех σ -связей; б) ориентация в пространстве исходных атомных 2 s -, 2 р x- и 2 р z-орбиталей; в) ориентация в пространстве гибридных sp 2-орбиталей
При образовании связей атомами C, N, О и Cl в гибридизации участвуют одна s -орбиталь и три p -орбитали, во всех случаях образуются четыре sp 3-гибридные орбитали, направленные в пространстве от ядра к углам тетраэдра. Углы между орбиталями во всех случаях близки к 109°, однако форма молекул, образуемых этими атомами различны.
В молекуле метана СН4 четыре σ -связи, π -связей нет, связи полярны, электронная плотность смещена к атому С. Форма молекулы тетраэдрическая, молекула неполярна, угол между орбиталями равен 109, 46°.
|
|
Рисунок 4 Молекула СН4: а) гибридизация АО углерода и образование четырех σ -связей; б) ориентация в пространстве гибридных sp 3-орбиталей
|
|
|
|
Рисунок 5 Молекула NH3: а) гибридизация АО азота, образование гибридных sp 3-орбиталей и трех σ -связей; б) пространственное строение молекулы NH3 и иона NH4+
В молекуле воды Н2О на двух sp 3-гибридных орбиталях кислорода располагается неподеленные пары электронов. В молекуле две σ -связи, π -связей нет. Вследствие отталкивания неподеленных электронных пар, угол между связями О–Н отклоняется от тетраэдрического и составляет 104, 5°.
|
|
Рисунок 6 Молекула H2О: а) гибридизация АО кислорода, образование гибридных sp 3-орбиталей и двух σ -связей; б) пространственное строение молекулы H2О.
При образовании комплексного иона [АlF6]33– в гибридизации участвуют вакантные 3 d -орбитали алюминия и образуется шесть гибридных sp 3 d 2-орбиталей, направленных к углам октаэдра. Форма иона октаэдрическая, число σ -связей шесть, угол между связями 90°, π -связей нет.
Рисунок 7 Образование иона [АlF6]33– и ориентация sp3d2 -гибридных орбиталей
Комплекс [Fе(СN)6]4– тоже имеет октаэдрическую форму, хотя гибридизация d2sp3 -типа. Гибридизация с участием d -орбиталей приводит также к квадратной и тетраэдрической формам молекул и ионов.