Химические связи

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский государственный  университет им. Ярослава Мудрого

Факультет естественных наук и природных ресурсов

Кафедра химии и экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               

химическая связь

 

 

 

Пакет заданий для  самостоятельной работы студентов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Великий Новгород

2007 г

 

 

Химическая связь: Пакет заданий для самостоятельной работы студентов  / Сост. Олисова Г. Н., Ульянова Н. И. – Великий Новгород: НовГУ, 2007.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание для промежуточного контроля по теме: «Химическая связь  и строение молекул»

 

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, ответ подтвердите расчетом.

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

б) Изобразите электронографические формулы 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 не полярна молекула.

9. Какой тип межмолекулярного  взаимодействия приводит к конденсации  молекул?

 

Вариант задания	Формулы соединения
1	SnF2	SnBr4	SnO2
2	SiO2	SiH4	SiOCl2
3	H2Se	SeO2	SeO3
4	COCl2	CBr4	CO2
5	SF2	SO2	SO2Cl2
6	HCN	COBr2	CH4
7	PCl3	PCl5	POCl3
8	PbJ2	PbCl4	PbO2
9	AsH3	AsOCl3	AsBr5
10	Na2Te	TeS2	TeO3
11	GeH4	GeO2	GeCl2
12	SeF2	SeOCl2	SeO3
13	PH3	PCl5	POBr3
14	PbBr4	PbCl2	PbO2
15	Na3As	AsOBr3	AsCl5
16	SiS2	SiCl4	SiF2
17	SnS2	SnBr2	SnCl4
18	PCl3	P2O5	POBr3
19	AlJ3	AlOBr	Al2O3
20	BCl3	B2S3	BOBr
21	SbH3	Sb2O5	SbOBr
22	JnCl3	JnOBr	Jn2O3
23	Ga2O3	GaCl3	GaOJ
24	GeS2	GeCl2	GeBr4
25	TeSe2	K2Te	TeO3
26	NF3	NOCl	[NH4]+
27	AlOCl	AlF3	[AlBr4]-
28	BF3	BOBr	[BCl4]-
29	Li2S	SO3	SO2Cl2
30	POBr3	PJ5	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. В случае ковалентной (полярной или неполярной) связи постройте электронные схемы молекул (теория Льюиса), составьте графические формулы молекул и определите кратность связи, постройте схемы перекрывания электронных орбиталей (метод ВС), определите  тип гибридизации центрального атома  в молекуле и геометрическую форму молекулы.

 

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

     

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 2)

       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,име-

ющему наибольшее значение ЭО.

       Если  в образовании связи участвуют  по одному электрону каждого  атома,  образуется одинарная  связь;

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

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

       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. П- связи не участвуют  в гибридизации.           

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

I  Орбитали,        I    Тип        I  Число            I  Число                I  Состав      I  Геометрическая    I Примеры      I

I участвующие    I  гибриди- I связывающихI несвязывающихI молекулы  I          форма            I                       I

I        в                  I   зации      I электронных I электронных     I                    I       молекулы         I                       I

I гибридизации   I                   I        пар           I          пар            I                    I                                 I                       I

 

         s, p                      sp                     2                           0                    AB₂            линейная                BeCl₂,CO₂,

C₂H₂

        

 

       s, p, p                    sp²  3                           0                    AB₃           треугольная            BCl₃, SO₃,

C₂H₄  

     

                                                             2                            1                    AB₂           угловая                   O₃, SO₂  

       

      s, p, p, p                  sp³                   4                           0                     AB₄          тетраэдрическая     СH₄, SnBr₄   

 

                                                             3                            1                     AB₃          пирамидальная       NH₃, PCl₃

                                                                                                                                   ( тригональная         

                                                                                                                                       пирамида )

                                                             2                            2                      AB₂         угловая                    H₂O  

        

 

     s, p, p, p,d               sp³d                  5                           0                       AB₅          тригональная           PCl₅           

                                     бипирамида

          

               

 

    s,p, p, p, d, d           sp³ d²                 6                           0                        AB₆         октаэдрическая         SF₆            

 

 

 

Приложение Относительные электроотрицательности элементов

 

н
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

Ответы на вопросы.

 

Сероводород:       H—S ---H В молекуле две одинарные связи: 2 сигма связи. Связи                                        ковалентные    полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),

                                                             ∆ ЭО = ЭО_S – ЭО_Н = 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 ----- несвязывающие, следовательно геометрическая конфигурация молекулы угловая.

 

       Иодид натрия:  Na---Br                      Связь ионная (т.к. образована типичным металлом и типичным 

                                                             неметаллом), ∆ ЭО = ЭО_Br – ЭО_Na = 2,8 – 0,9 = 1,9 > 1,7

Двухэлектронное связующее облако связи смещается в сторону  атома брома,т.к.он имеет наибольшее значение ЭО.

      

 

Хлор: Cl – Cl                                      В молекуле одна одинарная связь, 1 сигма связь. Связь ковалентная

неполярная (т.к. образована атомами  одного неметалла),

∆ ЭО = ЭО_Cl – ЭО_Cl = 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 ----- несвязывающие, следовательно геометрическая конфигурация молекулы угловая.

 

 

 

      Аммиак: H – N -- H В молекуле три одинарные связи, 3 сигма связи. Связи                         

                                                             ковалентные       полярные (т.к. образованы атомами разных  неметаллов),

                             H                              ∆ ЭО = ЭО_N – ЭО_Н = 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 ----- несвязывающая,  следовательно геометрическая конфигурация молекулы пирамидальная.

 

 

     Метан:   H        В молекуле 4 одинарные связи:4 сигма связи. Связи ковалентные

               H --C – H                                            полярные (т.к. образованы атомами разных неметаллов),

                      H                                                                ∆ ЭО = ЭО_C – ЭО_Н = 2,5 – 2,1 = 0,4 < 1,7

        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.