Геометрические формы (конфигурации) молекул, соответствующие различным типам гибридизации и различному составу молекул.





Химическая связь

 

Пакет заданий для самостоятельной работы студентов

 

 

Великий Новгород

2012 г


 

 

Химическая связь: Пакет заданий для самостоятельной работы студентов / Сост. Олисова Г. Н., Ульянова Н. И. – Великий Новгород: НовГУ, 2012.

 


Домашнее задание по теме: «Химическая связь и строение молекул»

Теоретические основы

Основные типы и характеристики химической связи. Ковалентная и ионная связь. Метод валентных связей. Особенности ковалентной связи (кратность, насыщаемость, направленность, сопряжение связей, полярность, поляризуемость). Строение и свойства простейших молекул. Полярность молекул. Межмолекулярные взаимодействия.

Основные типы кристаллических решеток. Влияние типа кристаллической решетки на свойства вещества.

Задание.

-Напишите конспект по вопросам данной темы;

- Рассмотрите строение молекул. Выполните задание в соответствии с указанным вариантом и дайте обоснованные ответы на вопросы.

 

1. Изобразите графические формулы молекул.

2. Укажите число δ- и π- связей.

3. Укажите наиболее полярную связь во всех молекулах Вашего варианта, ответ подтвердите расчетом.

4. а) Изобразите электронные и электронографические формулы внешнего уровня центрального атома в основном состоянии;

б) Изобразите электронографические формулы внешнего уровня центрального атома в указанных молекулах, учитывая в каком состоянии (нормальном или возбужденном) он находится.

5. Рассмотрите возможность центрального атома участвовать в образовании связи по донорно-акцепторному механизму. Какую функцию он будет выполнять – донора или акцептора?

6. Определите, какие орбитали центрального атома участвуют в гибридизации. Укажите тип гибридизации.

7. Определите форму каждой молекулы. Ответ обоснуйте.

8. Определите дипольный момент молекул (μ=0 или μ≠0). Ответ обоснуйте. Полярна или неполярна молекула.

9. Какой тип межмолекулярного взаимодействия приводит к конденсации молекул?

 

Вариант задания Формулы соединения
SnF2 SnBr4 SnO2
SiO2 SiH4 SiOCl2
H2Se SeO2 SeO3
COCl2 CBr4 CO2
SF2 SO2 SO2Cl2
HCN COBr2 CH4
PCl3 PCl5 POCl3
PbI2 PbCl4 PbO2
AsH3 AsOCl3 AsBr5
Na2Te TeS2 TeO3
GeH4 GeO2 GeCl2
SeF2 SeOCl2 SeO3
PH3 PCl5 POBr3
PbBr4 PbCl2 PbO2
Na3As AsOBr3 AsCl5
SiS2 SiCl4 SiF2
SnS2 SnBr2 SnCl4
PCl3 P2O5 POBr3
AlI3 AlOBr Al2O3
BCl3 B2S3 BOBr
SbH3 Sb2O5 SbOBr
InCl3 InOBr In2O3
Ga2O3 GaCl3 GaOI
GeS2 GeCl2 GeBr4
TeSe2 K2Te TeO3
Cl2О Cl2О 3 Cl2О 7
AlOCl AlF3 Al2O3
As2O3 AsCl3 As2O5
Li2S SO3 SO2Cl2
POBr3 PI5 P2O3

 

 

Образец ответов на некоторые вопросы.

 

Определите тип химической связи (ковалентная неполярная, ковалентная полярная или ионная) в веществах. (Необходимые для рас­четов данные см. в Приложении). В случае ковалентной полярной или ионной связи укажите направление смещения электронов. Составьте графические формулы молекул и определите кратность связи, определите тип гибридизации центрального атома в молекуле и геометрическую форму молекулы.

 

 

Ковалентная неполярная связь образуется одинаковыми атомами неметаллов или, если атомы, образующие связь, имеют одинаковые значения электроотрицательности (ЭО) или ∆ ЭО =0.

Ковалентная полярная связь образуется атомами, электроотрицательности которых различаются не слишком сильно, или ∆ ЭО < 1,7.(Чаще всего такую связь образуют атомы разных неметаллов ).

Ионная связь образуется атомами, электроотрицательности которых резко отличаются, или ∆ЭО >1,7. (Чаще всего такая связь образуется между атомом типичного металла и атомом типичного неметалла).

∆ ЭО – разница электроотрицательностей по шкале Полинга (см. Приложение )

 

В случае ковалентной неполярной связи двухэлектронное связующее облако равномерно (симметрично ) распределяется между атомами.

В случае ковалентной полярной связи двухэлектронное связующее облако смещается в сторону атома, имеющего наибольшее значение ЭО.

В случае ионной связи двухэлектронное связующее облако почти полностью принадлежит атому, имеющему наибольшее значение ЭО.

 

Если в образовании связи участвуют по одному электрону каждого атома, то образуется

----------------------------------------------------------------------------------------одинарная связь;

 

Если - -------------------------------------- по два электрона --------------------------- двойная связь;

 

Если----------------------------------------- по три электрона ---------------------------- тройная связь.

 

Гибридизациейназывается гипотетический процесс смешения различного типа, но близких по энергии атомных орбиталей центрального атома с возникновением того же числа новых

( гибридных ) орбиталей, одинаковых по энергии и форме. Гибридизация атомных орбиталей происходит при возникновении ковалентной связи между атомами.

Тип гибридизации атомных орбиталей зависит от типа исходных атомных орбиталей и от числа, образуемых центральным атомом двойных связей, т.к. П- связи не участвуют в гибридизации.

Геометрическая форма молекулы зависит от типа гибридизации и от числа гибридных орбиталей центрального атома, образующих связи (связывающие электронные пары) и необразующих (несвязывающие электронные пары) связи.

 

Геометрические формы (конфигурации) молекул, соответствующие различным типам гибридизации и различному составу молекул.

Орбитали, участвующие в гибридизации Тип гибриди зации Число связывающих электронных пар Число несвязывающих электронных пар Состав молекулы Геометрическая форма молекулы   Примеры
s, p sp       AB2     линейная   С2Н4, BeCl2,CO2,  
s, p, p     sp2                       AB3 треугольная   BCl3, SO3,
          1     AB2         угловая     O3, SO2
  s, p, p, p     sp3             AB4     тетраэдрическая     СH4, SnBr4  
          AB3     пирамидальная ( тригональная пирамида )     NH3, PCl3  
            AB2       угловая       H2O  
s, p, p, p,d     sp3d                   AB5       тригональная бипирамида     PCl5
  s,p, p, p, d, d       sp3 d2                   AB6       октаэдрическая       SF6

 

Ответы на вопросы.

Дано: Вещества – сероводород, аммиак, метан, диоксид серы, хлор, бромид натрия.

Сероводород:   H- S - H В молекуле две одинарные связи: 2 сигма связи. Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов). ∆ ЭО = ЭОS – ЭОН = 2,5 – 2,1 = 0,4 < 1,7 Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома серы, т.к. она имеет наибольшее значение ЭО. Центральный атом в данной молекуле – сера в ее основном состоянии: …3s23p4 и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно тип гибридизации – sp3 , но только две гибридные орбитали образуют связи, а две гибридные орбитали несвязывающие, следовательно, геометрическая конфигурация молекулы угловая. Молекула полярная, т.к. число связей центрального атома не равно номеру группы, при конденсации между молекулами в большей степени возникает ориентационное взаимодействие. В основном состоянии у серы на внешнем уровне имеются неподеленные пары электронов, сера может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли донора, но у серы на внешнем уровне имеются и свободные орбитали, и она может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли акцептора.  
Аммиак   H – N - H ׀ H В молекуле три одинарные связи, 3 сигма связи. Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов). ∆ ЭО = ЭОN – ЭОН = 3,0 – 2,1 = 0,9 < 1,7 Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома азота, т.к. он имеет наибольшее значение ЭО. Центральный атом в данной молекуле – азот в его основном состоянии: …2s22p3 и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно тип гибридизации – sp3 , но только три гибридные орбитали образуют связи, а одна гибридная орбиталь несвязывающая, следовательно, геометрическая конфигурация молекулы пирамидальная. Молекула полярная, т.к. число связей центрального атома не равно номеру группы, при конденсации между молекулами в большей степени возникает ориентационное взаимодействие. В основном состоянии у азота на внешнем уровне имеется неподеленная пара электронов, азот может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли донора, но у азота на внешнем уровне нет свободных орбиталей, и он не может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли акцептора.
  Метан: H ׀ H - C – H ׀ H   В молекуле 4 одинарные связи:4 сигма связи. Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов), ∆ ЭО = ЭОC – ЭОН = 2,5 – 2,1 = 0,4 < 1 Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома углерода, т.к.он имеет наибольшее значение ЭО. Центральный атом в данной молекуле – углерод в его возбужденном состоянии: 2s12p3 и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно тип гибридизации – sp3 , все четыре гибридных орбитали образуют связи, следовательно геометрическая конфигурация молекулы тетраэдрическая. Молекула неполярная, т.к. число связей центрального атома равно номеру группы, при конденсации между молекулами в большей степени возникает дисперсионное взаимодействие. В возбужденном состоянии у углерода на внешнем уровне нет ни неподеленных пар электронов, ни свободных орбиталей, и он не может образовать связь по донорно-акцепторному механизму.
  Диоксид серы: O = S = O   В молекуле две двойных связи, 2 сигма связи и 2 пи связи. Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов), ∆ ЭО = ЭОO – ЭОS = 3,5 – 2,5 = 1,0 < 1, Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома кислорода, т.к. он имеет наибольшее значение ЭО. Центральный атом в данной молекуле – сера в ее первом возбужденном состоянии: ..3s23p33d1 и в гибридизации участвуют s, p, p орбитали, т.к. d – орбиталь и одна р –орбиталь идут на образование пи- связей и участия в гибридизации не принимают, следовательно тип гибридизации – sp2 , но только две гибридные орбитали образуют связи, а одна гибридная орбиталь несвязывающая, следовательно геометрическая конфигурация молекулы угловая. Молекула полярная, т.к. число связей центрального атома не равно номеру группы, при конденсации между молекулами в большей степени возникает ориентационное взаимодействие. В возбужденном состоянии у серы на внешнем уровне имеется неподеленная пара электронов, сера может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли донора, но у серы на внешнем уровне имеются и свободные орбитали, и она может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли акцептора.
  Хлор: Cl – Cl В молекуле одна одинарная связь, 1 сигма связь. Связь ковалентная неполярная (т.к. образована атомами одного неметалла), ∆ ЭО = ЭОCl – ЭОCl = 3,0 – 3,0 = 0 Центральный атом в данной молекуле – хлор в его основном состоянии: …3s23p5 и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно тип гибридизации – sp3 , но только одна гибридная орбиталь образует связь, а три гибридных орбитали несвязывающие, следовательно геометрическая конфигурация молекулы угловая. Молекула неполярная, т.к. это простое вещество, при конденсации между молекулами в большей степени возникает дисперсионное взаимодействие. В основном состоянии у хлора на внешнем уровне имеются неподеленные пары электронов, хлор может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли донора, но у хлора на внешнем уровне имеются и свободные орбитали, и он может образовать связь по донорно-акцепторному механизму в роли акцептора.
  Иодид натрия: Na---Br   Связь ионная ,т.к. образована типичным металлом и типичным неметаллом, ∆ ЭО = ЭОBr – ЭОNa = 2,8 – 0,9 = 1,9 > 1,7 Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома брома, т.к. он имеет наибольшее значение ЭО. Ионная связь не обладает свойствами ковалентной, нет гибридизации.

 

Приложение Относительные электроотрицательности элементов

 

H  
2,1  
Li Be В С N О F
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Na Mg Al Si P S Cl
0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 3,0
К Ca Ga Ge As Se Br
0,8 1,0 1,6 1,8 2,0 2,4 2,8
Rb Sr In Sn Sb Те I
0,8 0,9 1,7 1,8 1,9 2,1 2,5
Cs Ba Tl Pb Bi Po At
0,7 0,9 1,8 1,9 1,9 2,0 2,2

 





Читайте также:
Методы исследования в анатомии и физиологии: Гиппократ около 460- около 370гг. до н.э. ученый изучал...
Производственно-технический отдел: его назначение и функции: Начальник ПТО осуществляет непосредственное...
Образование Киргизкой (Казахской) АССР: Предметом изучения Современной истории Казахстана являются ...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-13 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.021 с.