ДЗ2 Строение вещества для ИПТ

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого
Факультет естественных наук и природных ресурсов
Кафедра фундаментальной и прикладной химии
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Пакет заданий для самостоятельной работы студентов
Великий Новгород
2014 г
1
Строение вещества: Пакет заданий для самостоятельной работы
студентов / Сост. Олисова Г. Н., Ульянова Н. И. – Великий Новгород:
НовГУ, 2014.
2
CОДЕРЖАНИЕ
Задание 1 «Строение атома»
4
Образец решения «Строение атома»
5
Задание 2«Химическая связь и строение молекул»
8
Образец решения «Химическая связь и строение молекул»
10
Литература
15
3
Домашнее задание по теме «СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА».
Задание 1 «Строение атома»
Теоретические основы
Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали.
Принцип Паули. Правило Гунда (или Хунда). Принцип минимума энергии
(правило Клечковского).
Электронные и электронно -графические формулы
атомов (полные, сокращенные, валентных электронов) в основном и возбужденном
состояниях. Ядро атома, атомный номер и массовое число. Состав ядра.
Задание: для элементов, соответствующих Вашему варианту, ответить на следующие
вопросы:
1. Определите число энергетических уровней у каждого атома.
2. Определите, в какой группе и подгруппе (главной – А или побочной - В) находится
каждый атом.
3. Определите для каждого атома число протонов, электронов, нейтронов.
4. Напишите электронные формулы атомов в соответствии с правилом Клечковского.
5. К какому электронному семейству элементов принадлежит каждый атом.
6. Напишите сокращенные электронные формулы для внешних и валентных электронов
данных атомов.
7. Изобразите электронно-графические формулы валентных электронов данных атомов и
определите значения всех квантовых чисел этих электронов.
Вариант
Элементы
Вариант
Элементы
1
Галлий, иттрий, натрий
16
Фосфор, вольфрам, калий
2
Кобальт, стронций, сера
17
Индий, магний, тантал
3
18
4
Рений, йод, магний
Таллий, цирконий, кальций
19
Технеций, сера, барий
Рубидий, мышьяк, вольфрам
5
Висмут, рутений, бериллий
20
Хром, радий, олово
6
Никель, астат, рубидий
21
Марганец, сурьма, натрий
7
Родий, свинец, калий
22
Йод, титан, франций
8
Рений, селен, натрий
23
Алюминий, цирконий, рубидий
9
Вольфрам, хлор, радий
24
Калий, сурьма, тантал
10
Титан, сурьма, барий
25
Магний, осмий, бром
11
Бром, молибден, кальций
26
Хлор, франций, иттрий
12
Мышьяк, тантал, стронций
27
Селен, барий, рений
13
Олово, иридий, калий
28
Кальций, йод, тантал
14
Кадмий, осмий, фосфор
29
Натрий, мышьяк, иридий
15
Ванадий, франций, кремний
30
Кремний, молибден, радий
55
4
Образец решения.
Задание. Для элементов цезий, железо и теллур ответить на вопросы:
1. Определите число энергетических уровней у каждого атома.
2. Определите, в какой группе и подгруппе (главной – А или побочной - В) находится
каждый атом.
3. Определите для каждого атома число протонов, электронов, нейтронов.
4. Напишите электронные формулы атомов в соответствии с правилом Клечковского.
5. К какому электронному семейству элементов принадлежит каждый атом.
6. Напишите сокращенные электронные формулы для внешних и валентных электронов
данных атомов.
7. Изобразите электронно-графические формулы валентных электронов данных атомов и
определите значения всех квантовых чисел этих электронов.
Cs (цезий)
Fe (железо)
Te (теллур)
1.Число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором
расположен элемент в таблице Менделеева:
NУРОВНЕЙ (Cs) = 6
NУРОВНЕЙ (Fe) = 4
NУРОВНЕЙ (Te) = 5
2.Группу и подгруппу, в которой расположен элемент, определяем по таблице
Менделеева
5
По таблице Менделеева:
Cs – I группа
Аподгр (главная)
По таблице Менделеева:
Fe – VIII группа
Bподгр (побочная)
По таблице Менделеева:
Te – VI группа
Аподгр (главная)
3.Число протонов (р) = номеру порядковому в таблице Менделеева
Число электронов в атоме (e) = числу протонов
Число нейтронов (n) = атомная масса – число протонов = А - р
А — атомная масса одного из изотопов по таблице Менделеева.
p (Cs) = 55
e (Cs) = 55
n (Cs) = 133
– 55 = 78
p (Fe) = 26
e (Fe) = 26
p (Te) = 52
e (Te) =52
n (Fe) = 56 – 26 = 30
n (Te) = 128 – 52 = 76
4. Электронные формулы в соответствии с правилом Клечковского (принцип
минимума энергии):
1s1-2 2s1-2 2p1-6 3s1-2 3p1-6 4s1-2 3d1-10 4p1-6 5s1-2 4d1-10 5p1-6 6s1-2 5d1 4f1-14 5d2-10 6p1-6
7s1-2 6d1 5f1-14 6d2-10 7p1-6
для р- и d- элементов 6-го периода, кроме лантана записываем: ... 6s24f145d2-106p1-6
для р- и d- элементов 7-го периода, кроме актиния записываем: ... 6s24f145d106p6
7s25f14 6d2-10 7p1-6
5.Электронное семейство элемента определяется подуровнем, который в
атоме заполняется электронами последним.
Cs - цезий
Семейство s-элементов, т.к.
последним заполняется
s- подуровень (6s)
Fe (железо)
Семейство d-элементов, т.к.
последним заполняется
d-подуровень (3d)
Te (теллур)
Семейство p-элементов,
т.к. последним заполняется
p-подуровень (5p)
6. Внешние электроны – это электроны, находящиеся на внешнем (последнем)
уровне.
Валентные электроны определяются электронным семейством элемента:
для s-элементов — это электроны, находящиеся на внешнем
(последнем)
уровне, т. е. совпадают с внешними электронами;
для p-элементов - это электроны, находящиеся на внешнем (последнем)
уровне, т. е. совпадают с внешними электронами;
для d-элементов - это электроны, находящиеся на s- подуровне
внешнего
(последнего) уровня и на d-подуровне превнешнего (препоследнего)
уровня.
6
Cs - цезий
Внешние электроны: 6s1
Валентные электроны:
для s-элементов
соответствуют внешним
электронам: 6s1
6s1
↑
Fe (железо)
Внешние электроны: 4s2
Валентные электроны:
для d-элементов - это
электроны последнего
s-подуровня и электроны
d-подуровня предпоследнего
уровня:4s23d6
↑↓
5s2│ 5p4
↑↓
4s2 │ 3d6
↑↓
Te (теллур)
Внешние электроны: 5s25p4
Валентные электроны:
для p-элементов
соответствуют внешним
электронам: 5s25p4
↑ ↑
↑
↑↓
↑
↑
↑
7. Для полного описания состояния каждого электрона в атоме в квантововолновой механике используется система четырех параметров n,l,ml ,ms ,
называемых квантовыми числами. Квантовые числа - величины безразмерные.
1) n – главное квантовое число определяет общую энергию электрона на
данной орбитали и указывает, насколько данное электронное облако удалено от
ядра: чем больше значение n, тем слабее связан электрон с ядром.
n соответствует (равно) номеру уровня, на котором находится электрон;
7
2) l – побочное (орбитальное) квантовое число характеризует различное
энергетическое состояние электронов в пределах данного уровня, а также форму
электронного облака, пространственную область его наиболее вероятного
нахождения.
Возможное число подуровней в каждом энергетическом уровне
равно значению главного квантового числа:
n = 1, то число подуровней = 1, s - подуровень;
n = 2, то число подуровней = 2, s- и p- подуровни;
n = 3, то число подуровней = 3, s-, p -, d-подуровни;
n = 4, то число подуровней = 4, s -, p - , d -, f- подуровни.
l соответствует (равно) номеру подуровня, на котором находится электрон,
если электрон находится на s-подуровне, то для этого электрона l=0
если электрон находится на p-подуровне, то для этого электрона l=1
если электрон находится на d-подуровне, то для этого электрона l=2
если электрон находится на f-подуровне, то для этого электрона l=3
3) ml – магнитное (азимутальное) квантовое число характеризует
направление орбитального момента количества движения электрона и определяет
ориентацию атомных орбиталей в магнитном поле атома, а также число атомных
орбиталей на энергетическом подуровне.
Возможное число атомных орбиталей на подуровне равно 2l + 1 и принимает
целочисленные значения от -l до + l, включая и ноль,
ml соответствует (равно) номеру орбитали, на которой находится электрон:
s-подуровень имеет одну орбиталь: ml =0
p-подуровень имеет три орбитали:
ml = -1 0 +1
d-подуровнь имеет пять орбиталей: ml = -2 -1 0 +1 +2
4) ms – спиновое квантовое число характеризует собственный момент
количества движения электрона (вокруг своей оси), получивший название спин
ms может принимать только два значения:
если ↑, то ms = + 1/2 , если ↓, то ms = - 1/2
При заполнении подуровня с несколькими атомными орбиталями сначала
заполняют все орбитали электронами с одним спином (или все ↑, или все ↓) в
соответствии с правилом Гунда (или Хунда) и только затем добавляют на каждую
орбиталь по второму электрону с противоположным спином (принцип Паули).
8
Cs - цезий
Квантовые числа для
валентных электронов(6s1)
атомов цезия:
6s1
Fe (железо)
Квантовые числа для
валентных электронов
(4s2 3d6 )атомов железа:
Te (теллур)
Квантовые числа
для валентных электронов
(5s2 5p4) атомов теллура:
5s2 │ 5p4
↑
n
l
ml
ms
6
0
0
+1
2
↑↓
4s2 │ 3d6
↑↓
n
l
ml
ms
↑↓
4 4 3 3
0 0 2 2
0 0 -2 -2
+1 -1 +1 -1
2 2 2 2
↑
↑ ↑
3 3
2 2
-1 0
+1 +1
2 2
↑↓
n 5 5 5 5
l
0 0 1 1
3 3
ml 0 0 -1-1
2 2 ms +1 -1 +1 -1
+1 +2
2 2 2 2
+1 +1
2 2
↑
↑
↑
5 5
1 1
0 +1
+1 +1
2 2
9
Задание 2: «Химическая связь и строение молекул»
Теоретические основы
Основные типы и характеристики химической связи. Ковалентная и ионная связь.
Особенности ковалентной связи (кратность, насыщаемость, направленность, сопряжение
связей, полярность, поляризуемость).
Строение и свойства простейших молекул.
Межмолекулярные взаимодействия. Основные типы кристаллических решеток. Влияние типа
кристаллической решетки на свойства вещества.
Задание:
Рассмотрите строение молекул, в соответствии с указанным вариантом дайте
обоснованные ответы на вопросы.
1. Изобразите графические формулы молекул.
2. Укажите число сигма (ϭ) – и пи (π) - связей.
3. Укажите наиболее полярную связь во всех трех молекулах, ответ подтвердите расчетом
разности относительной электроотрицательности (∆ ЭО).
4. Изобразите электронографические формулы внешнего уровня центрального атома в
указанных молекулах, учитывая в каком состоянии (нормальном или возбужденном) он
находится, согласно его валентности в данной молекуле.
5. Определите какие орбитали центрального атома участвуют в гибридизации. Укажите
тип гибридизации.
6. Определите форму каждой молекулы. Ответ обоснуйте, пользуясь таблицей приложения 1.
7. Укажите полярна (μ≠0). или неполярна (μ=0) молекула.
8. Какой тип межмолекулярного взаимодействия (ориентационное или дисперсионное) в
большей степени приводит к конденсации молекул?
Вариант задания
Формулы соединения
SnCl
SnBr4
SnO2
1
2
SiO2
SiH4
SiOCl2
2
H2Se
SeO2
SeO3
3
COCl2
CBr4
CO2
4
SF2
SO2
SO2Cl2
5
HCN
COBr2
CH4
6
PCl3
PCl5
POCl3
7
PbI
PbCl
PbO2
8
2
4
AsH3
AsOCl3
AsBr5
9
Na2Te
TeS2
TeO3
10
GeH4
GeO2
GeCl2
11
SeBr2
SeOCl2
SeO3
12
PH3
PCl5
POBr3
13
PbBr4
PbCl2
PbO2
14
Na3As
AsOBr3
AsCl5
15
SiS2
SiCl4
SiBr2
16
SnS2
SnBr2
SnCl4
17
PCl3
P2O5
POBr3
18
InBr3
InOCl
In2S3
19
BCl3
B2S3
BOBr
20
SbH3
Sb2O5
SbOBr
21
TlCl3
TlOBr
Tl2Se3
22
Ga2O3
GaCl3
GaOJ
23
GeS2
GeCl2
GeBr4
24
TeSe2
K2Te
TeO3
25
Cl2О5
Cl2О 3
Cl2О 7
26
SiO2
SiH4
SiOCl2
27
As2O3
AsCl3
As2O5
28
Li2S
SO3
SO2Cl2
29
POBr3
PI5
P2O3
30
10
Приложение1
Геометрические формы (конфигурации) молекул, соответствующие
различным типам гибридизации и различному составу молекул.
Орбитали,
участвующие в
гибридизации
Тип
гибридизации
Число
связывающих
электронных пар
Число
несвязывающих
электронных пар
Состав
молекулы
Геометрическая
форма
молекулы
s, p
sp
2
0
AB2
линейная
BeCl2,
CO2,
C2H2
3
0
AB3
треугольная
BCl3,
SO3,
C2H4
2
1
AB2
угловая
O3, SO2
4
0
AB4
тетраэдрическая
СH4,
SnBr4
3
1
AB3
пирамидальная
( тригональная
пирамида )
NH3,
PCl3
2
2
AB2
угловая
H2O
s, p, p
s, p, p, p
Примеры
sp2
sp3
s, p, p, p,d
sp3d
5
0
AB5
тригональная
бипирамида
PCl5
s,p, p, p, d, d
sp3 d2
6
0
AB6
октаэдрическая
SF6
11
Приложение2
Относительные электроотрицательности элементов
н
2,1
Li
1,0
Be
1,5
В
2,0
С
2,5
N
3,0
О
3,5
F
4,0
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
0,9
1,2
1,5
1,8
2,1
2,5
3,0
К
0,8
Ca
1,0
Ga
1,6
Ge
1,8
As
2,0
Se
2,4
Br
2,8
Rb
0,8
Sr
0,9
In
1,7
Sn
1,8
Sb
1,9
Те
2,1
I
2,5
Cs
0,7
Ba
0,9
Tl
1,8
Pb
1,9
Bi
1,9
Po
2,0
At
2,2
Образец решения.
Основные понятия.
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 < 2,1.( Чаще всего такую связь образуют
атомы разных неметаллов ).
Ионная связь образуется атомами, электроотрицательности которых резко
отличаются, или ∆ЭО >2,1.
(Чаще всего такая связь образуется между атомом типичного металла и атомом типичного
неметалла).
∆ ЭО – разность электроотрицательностей по шкале Полинга (см. Приложение 2),
взятая по модулю.
∆ ЭО определяет полярность связи: чем больше ∆ ЭО, тем более полярная связь.
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, образуется
одинарная связь, это сигма (ϭ) - связь;
Если - -------------------------------------- по два электрона ---------------------------------------двойная связь, это одна и одна сигма (ϭ) и одна пи (π) - связь;
Если----------------------------------------- по три электрона ---------------------------------------тройная связь, это одна сигма (ϭ) и две пи (π) - связи.
12
Гибридизацией называется 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. пи(π) - связи не
участвуют в гибридизации: в гибридизации принимают участие несвязывающие
орбитали(на которых находятся спаренные электроны) и связывающие орбитали(на
которых находятся неспаренные электроны), идущие на образование сигма связей. Число
неспаренных электронов равно числу связей, которое образует центральный атом в
молекуле или во фрагменте молекулы.
Геометрическая форма молекулы зависит от типа гибридизации и от числа гибридных
орбиталей центрального атома, образующих (связывающие электронные пары) и
необразующих (несвязывающие электронные пары) связи.
Полярность молекулы, имеющей полярные связи гипотетически можно определить
исходя из числа связей, которое образует центральный атом в молекуле или во фрагменте
молекулы, и вида периферийных атомов:
Молекула неполярна (μ=0), если: 1- число связей центрального атома равно номеру
группы
2- центральный атом образует связи с атомами
одного вида.
Молекула полярна (μ≠0), если 1-ое или 2-ое или оба условия неполярности не
выполняет(-ют)ся.
Тип межмолекулярного взаимодействия зависит от полярности молекулы:
- если молекула неполярна (μ=0), то к конденсации в большей степени приводит
дисперсионное взаимодействие;
- если молекула полярна(μ≠0), то к конденсации в большей степени приводит
ориентационное взаимодействие.
Образец ответов.
1. Сероводород(H2S): 1) H—S ---H
2)В молекуле две одинарные связи: 2 сигма-связи.
3)Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО = |ЭОS – ЭОН | = |2,5 – 2,1| = 0,4 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома серы, т.к.она имеет
наибольшее значение ЭО.
4)Центральный атом в данной молекуле – сера:1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 или для валентного
уровня:
…3s2│
3p4 │
3d0
в ее нормальном состоянии
(2 неспаренных электрона)
↑↓ ↑↓ ↑ ↑
…3s2│
3p3 │
↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
…3s2│
↑ ↑
3p3 │
3d2
↑ ↑ ↑ ↑
3d1
в ее 1-ом возбужденном состоянии
(4 неспаренных электрона)
в ее 2-ом возбужденном состоянии:
(6 неспаренных электронов)
5)В данной молекуле сера образует две связи, т.е. находится в нормальном
состоянии, пи-связей нет, и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно,
тип гибридизации – sp3.
6)Только две гибридные орбитали образуют связи, а две орбитали несвязывающие,
следовательно, геометрическая конфигурация молекулы угловая.
13
7)Молекула полярная, т.к. число связей (2) не равно номеру группы серы(6).
8)Межмолекулярное взаимодействие – ориентационное.
2.Диоксид серы(SO2): 1)O = S = O
2)В молекуле две двойных связи, 2 сигма-связи и 2 пи-связи.
3)Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО = |ЭОO – ЭОS| = |3,5 – 2,5| = 1,0 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома кислорода, т.к.он
имеет наибольшее значение ЭО.
4)Центральный атом в данной молекуле – сера: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 или для
валентного уровня:
…3s2│
3p4 │
3d0
в ее нормальном состоянии
(2 неспаренных электрона)
↑↓ ↑↓ ↑ ↑
…3s2│
3p3
│
↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
…3s2│
↑ ↑
3d1
3p3 │
3d2
↑ ↑ ↑ ↑
в ее 1-ом возбужденном состоянии
(4 неспаренных электрона)
в ее 2-ом возбужденном состоянии:
(6 неспаренных электронов)
5)В данной молекуле сера образует четыре связи, т.е. находится в ее первом
возбужденном
состоянии, имеет две пи-связи 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 .
6)Только две гибридные орбитали образуют связи, а одна гибридная орбиталь
несвязывающая, следовательно, геометрическая конфигурация молекулы угловая.
7)Молекула полярная, т.к. число связей (4) не равно номеру группы серы(6).
8)Межмолекулярное взаимодействие – ориентационное.
3. Аммиак(NH3): 1)H – N -- H
|
Н
2)В молекуле три одинарные связи, 3 сигма- связи.
3)Связи ковалентные
полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО =| ЭОN – ЭОН |= |3,0 – 2,1| = 0,9 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома азота, т.к.он имеет
наибольшее значение ЭО.
4)Центральный атом в данной молекуле – азот: 1s2 2s2 2p3 или для валентного
уровня:
....2s2│
2p3
в его основном состоянии:
↑↓ ↑ ↑ ↑ (3 неспаренных электрона)
Возбужденного состояния у азота нет.
5)В данной молекуле азот образует три связи, т.е. находится в нормальном
состоянии, пи-связей нет, и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали, следовательно,
тип гибридизации – sp3.
6)Только три гибридные орбитали образуют связи, а одна орбиталь
несвязывающая,
следовательно, геометрическая конфигурация молекулы пирамидальная.
7)Молекула полярная, т.к. число связей (3) не равно номеру группы азота(5).
8)Межмолекулярное взаимодействие – ориентационное.
14
4.
Метан(CH4):
H
|
1)H --C – H
|
H
2)В молекуле четыре одинарные связи: 4 сигма- связи.
3)Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО = |ЭОC – ЭОН |= |2,5 – 2,1| = 0,4 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома
углерода, т.к.он имеет наибольшее значение ЭО.
4) Центральный атом в данной молекуле – углерод: 1s2 2s2 2p2 или для валентного
уровня:
…2s2│
2p2
в его основном состоянии:
(2 неспаренных электрона)
↑↓ ↑ ↑
…2s1│ 2p3
↑ ↑ ↑
↑
в его возбужденном состоянии:
(4 неспаренных электрона)
5) В данной молекуле углерод образует четыре связи, т.е. находится в
возбужденном состоянии, пи-связей нет, и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали,
следовательно, тип гибридизации – sp3.
6) Все четыре гибридных орбитали образуют связи, следовательно геометрическая
конфигурация молекулы тетраэдрическая.
7) Молекула неполярная, т.к. число связей (4) равно номеру группы углерода(4).
8) Межмолекулярное взаимодействие – дисперсионное.
5. Хлороформ (CHCl3):
Cl
|
1) H --C – Cl
|
Cl
2) В молекуле четыре одинарные связи: 4 сигма- связи.
3) Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО = |ЭОC – ЭОН |= |2,5 – 2,1| = 0,4 < 2,1
∆ ЭО = |ЭОC – ЭОCl |= |2,5 – 3,0| = 0,5 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи C – H смещается в сторону атома
углерода, т.к.он имеет наибольшее значение ЭО, а связи C – Cl смещается в сторону атома
хлора, т.к.он имеет наибольшее значение ЭО.
4) Центральный атом в данной молекуле – углерод: 1s2 2s2 2p2 или для
валентного уровня:
…2s2│
2p2
в его основном состоянии:
(2 неспаренных электрона)
↑↓ ↑ ↑
…2s1│
2p3
↑ ↑ ↑ ↑
в его возбужденном состоянии:
(4 неспаренных электрона)
5)В данной молекуле углерод образует четыре связи, т.е. находится в
возбужденном состоянии, пи-связей нет, и в гибридизации участвуют s, p, p, p орбитали,
следовательно, тип гибридизации – sp3.
6)Все четыре гибридных орбитали образуют связи, следовательно,
геометрическая конфигурация молекулы тетраэдрическая.
7) Молекула полярная, т.к. хотя число связей (4) равно номеру группы
углерода(4), но углерод образует связи с атомами разного
15
типа: три связи с атомами хлора и одну связь с
атомом водорода.
8)Межмолекулярное взаимодействие – ориентационное.
6. Оксид фосфора (v) (P2O5): 1)O = P − O − P = O
||
||
O
O
В молекуле имеется два центральных атома фосфора, поэтому будем рассматривать
фрагмент молекулы O = P − O
||
O
2) Во фрагменте молекулы две двойных связи и одна одинарная связь:
3 сигма- связи и 2 пи-связи.
3) Связи ковалентные полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),
∆ ЭО = |ЭОР – ЭОО |= |2,1 – 3,5| = 1,4 < 2,1
Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону атома
кислорода, т.к.он имеет наибольшее значение ЭО.
4) Центральный атом в данной молекуле – фосфор: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 или для
валентного уровня:
…3s2│
3p3 │
3d0
в его нормальном состоянии
(3
неспаренных
электрона)
↑↓ ↑ ↑ ↑
↑
↑
…3s1│
3p3
│
3d1
возбужденном состоянии
(5 неспаренных электронов)
↑ ↑ ↑
в его
5) В данной молекуле фосфор образует пять связей, т.е. находится в
возбужденном
состоянии, имеет две пи-связи 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 .
6) Все три гибридные орбитали образуют связи, следовательно геометрическая
конфигурация молекулы треугольная.
7) Молекула неполярная, т.к. имеет два симметричных фрагмента, в каждом из
которых число связей (5) равно номеру группы фосфора(5).
8) Межмолекулярное взаимодействие – дисперсионное.
7.Хлор: 1) Cl – Cl
2) В молекуле одна одинарная связь, 1 сигма связь.
3) Связь ковалентная неполярная (т.к. образована атомами одного неметалла),
∆ ЭО = ЭОCl – ЭОCl = 3,0 – 3,0 = 0
4) Центральный атом в данной молекуле – хлор: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 или для
валентного уровня:
…3s2│
3p5
│
3d0
в его нормальном состоянии
(1 неспаренный электрон)
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
…3s2│
3p4
│
↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑
3d1
…3s2│
↑ ↑
3p3 │
3d2
↑ ↑ ↑ ↑
…3s1│
3p3
│
3d3
в его 1-ом возбужденном состоянии
(3 неспаренных электрона)
в его 2-ом возбужденном состоянии:
(5 неспаренных электронов)
в его 3-ем возбужденном состоянии:
16
↑
↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
(7 неспаренных электронов)
5) В данной молекуле каждый атом хлора образует одну связь, т.е. находится в
нормальном состоянии, каждый атом хлора является центральным, поэтому гибридизации
нет.
6) Геометрическая конфигурация молекулы треугольная.
7) Молекула неполярная.
8) Межмолекулярное взаимодействие – дисперсионное.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинка Н.Л.Общая химия. М.: Интеграл-Пресс,2002. 727с.
2. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учеб. пособие для
вузов/Н.Л.Глинка; М.: Интеграл-Пресс,2006. 240с.
3. Коровин Н.В. Общая химия.М.: ВШ., 2007.556с.
4.Суворов А.В., Никольский А.Б.. Вопросы и задачи по общей химии.СПб.: Химиздат,
2002. – 304с.
17