Задания для выполнения контрольной работы.

Задание 1.1Для приведенных в варианте (табл. 1.1) 4- х химических элементов определить:

• Группу и период, в которых находится данный элемент в

периодической таблице Д.И.Менделеева.

• Электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент.

• Валентные электроны и перечислить все теоретически возможные степени окисления для нормального и возбужденного состояния атома. Привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления.

Таблица 1.1

Номер варианта	Символы химических элементов
s-	p-	d-	f-
	₈₇Fr	₅B	₈₀Hg	₇₁Lu
	₈₈Ra	₆S	₇₉Au	₇₀Yb
	₅₆Ba	₇N	₇₈Pt	₆₉Tm
	₅₅Cs	₈O	₇₇Ir	₆₈Er
	₃₈Sr	₉F	₇₆Os	₆₇Ho
	₃₇Rb	₁₃AL	₇₅Re	₆₆Dy
	₅₅Cs	₁₄Si	₇₄W	₆₅Tb
	₅₆Ba	₁₅P	₇₃Ta	₆₄Gd
	₈₇Fr	₁₆S	₇₂Hf	₆₃Eu
	₈₈Ra	₁₇Cl	₅₇La	₆₂Sm
	₅₆Ba	₃₁Ca	₈₇Ac	₆₁Pm
	₅₅Cs	₃₂Ge	₁₀₄Rf	₆₀Nd
	₈₇Fr	₃₃As	₁₀₅Db	₅₉Pr
	₈₈Ra	₃₄Se	₁₀₆Sg	₅₈Ce
	₂₀Ca	₃₅Br	₄₈Cd	₉₀^Th
	₄Be	₅₀Sn	₄₇Ag	₉₁Pa
	₃Li	₅₁Sb	₄₆Pd	₉₂U
	₃₈Sr	₅₂Te	₄₅Rh	₉₃Np
	₂₀Ca	₅₃I	₄₄Ru	₉₄Pu
	₃₇Rb	₄₉In	₄₃Tc	₉₅Am
	₁₉K	₈₁Tl	₄₂Mo	₉₆Cm
	₁₂Mg	₈₂Pb	₄₁Nb	₉₇Bk
	₁₁Na	₈₃Bi	₄₀Zr	₉₈Cf
	₄Be	₈₄Po	₃₉Y	₉₉Es
	₃Li	₈₅At	₃₀Zn	₁₀₀Fm
	₁₉K	₈₁Tl	₂₉Cu	₁₀₁Md
	₂₀Ca	₈₂Rb	₂₈Ni	₁₀₂No
	₁₁Na	₈₃Bi	₂₇Co	₁₀₃Lr
	₁₂Mg	₈₄Po	₂₆Fe	₉₈Cf
	₃₈Sr	₈₅At	₂₅Mn	₉₉Es

Химическая связь.

Примеры решения типовых задач

Пример 1.

Задание 3.1.Для двух, указанных по варианту молекул с позиций метода валентных связей показать образование молекул и ответить на следующие вопросы:

3.1.1 Каков тип гибридизации центрального атома в молекуле и валентный угол между связями?

3.1.2 Сколько связей содержит молекула?

3.1.3. Определить полярность связей и полярность молекулы в целом.

3.1.4. Какова пространственная структура молекулы?

Для ответа на вопросы задания рассмотрим молекулу CdI_2.

3.1.1.Сначала определяем тип гибридизации центрального атома. Для этого выписываем валентные элекроны центрального атома ₄₈Cd.

Затем электроны переводим в возбужденное состояние

Отмечаем, что у Cd имеются две внешние орбитали: s и р. Представим s- и р-орбитали на рис. 2.1.

Рис.2.1

Далее «проводим» валентные электроны ₅₃I. Так как I – p- элемент, то на рис. 2.1 к электронам Cd подрисовываем гантелеобразные p- орбитали йода,получаем схему молекулы CdI₂ (рис. 2.2)

Как видно из рис. 2.2 силы отталкивания между электронными орбиталями на участках I и II сильно различаются. С одной р- орбиталью йода кадмий связывается с помощью s-орбитали, а с другой - с помощью p-орбитали. Связи отличаются по форме и энергии. Такая молекула не будет устойчивой. Для образования устойчивой молекулы в центральном атоме происходит процесс гибридизации валентных орбиталей, который показан на рис 2.3.

Рис. 2.3

Гибридизация – это процесс,в результате которого происходит перестройка валентных орбиталей центрального атома и образование смешанных гибридных орбиталей, одинаковых по форме и энергии.

Таким образом, s + р = 2sp; по аналогии: s + р + р = 3sp²; s + р +

+ р + р + р = 4sp . Гибридные орбитали центрального атома - это заряженные поля и, отталкиваясь, они располагаются под определенным углом(валентный угол), чтобы образовалась устойчивая молекула: при гибридизации типа sp валентный угол составляет 180 sp² - 120 sp³ - 109 Расположение гибридных орбиталей согласно этим валентным углам показано в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Тип гибридизации:	sp	sp²	sp³
Расположение гибридных орбиталей в пространстве
Теоретический валентный угол	180⁰	120⁰	109⁰

В соответствии с данными табл. 2.1 в молекуле Cdl2 реализуется sp-гибридизация, и валентный угол составляет 180⁰.

Чтобы изобразить молекулу в целом, остается показать перекрывание полученных гибридных орбиталей центрального атома с валентными орбиталями боковых атомов. В случае рассматриваемой молекулы CdI₂ боковым атомом является ₅₃I. Так как это р-элемент, то его валентные наружные электроны имеют орбиталь в виде гантели. В случае, если это будет s-элемент, форма орбитали имеет вид шара.

"Подводя" валентные орбитали йода к гибридным орбиталям кадмия, получаем схему молекулы CdI₂ (рис. 2.4).

I Cd I

Рис. 2.4

π - тип

Рис. 2.5

3.1.2. Отметим наличие σ- и π-связей в молекуле. Если область перекрывания находится на оси связи, связьо типа(сигма тип), если область перекрывания не находится на оси связи, а расположена по обе стороны от оси связи - это– пи тип (пи тип) ( рис. 2.5).

В случае CdI₂в молекуле две ковалентные связи сигма – типа.

Определим полярность.Полярность связана с наличием диполя, обусловленного оттягиванием валентных электронов в сторону более электроотрицательного атома(Приложение 1). В случае молекулы CdI₂ более электроотрицательным элементом является йод. Поэтому связь Cd-I является полярной. Однако в целом молекула неполярна, так как при наличии двух диполей оттягивание электронов идет в обе стороны одинаково, и дипольные моменты взаимно компенсируются.

3.1.3. Разберем вопрос о пространственной структуре молекулы. Пространственная структура молекулы связана с типом гибридизации центрального атома и расположением боковых атомов вокруг центрального атома (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Тип гибридизации	sp	sp²	sp³	sp³	sp³
Пространственная структура (форма) молекулы	линейная	треуголь-ная	тетраэдрическая	пирамидальная	угловая

Как видно из табл. 2.2 при sp³ гибридизации может реализоваться тетраэдрическая форма, пирамидальная или угловаявзависимости от числа боковых атомов (4, 3, 2 - соответственно). Из рис. 2.4 следует, что молекула CdI₂ имеет линейную форму.

Рассмотрим еще одну молекулуOF₂.Выписываем валентные электроны центрального атома - кислорода.

Далее надо перевести в возбужденное состояние. Однако, так как во втором слое нет свободных (пустых) орбиталей, эту операцию пропускаем. Если в качестве центрального атома будет похожий элемент, но находящийся в третьем периоде, то для таких простых молекул, которые предлагаются в задании не следует при возбуждении переводить электроны с 3s и 3p на 3d,так как на это необходимы большие затраты энергии.

Определяем тип гибридизации. Для этого производим «сложение»: s + p + p +p =4sp³ . при этом не следует писать 2s или 2p, так как речь идет не об электронах (на 2s подуровне), а их действительно 2, а об орбиталях, т.е пространства вероятного нахождения электронов. Рисуем четыре оси и гибридные облака. Подводим валентные орбитали F (это – p- элемент). Получаем угловую молекулу с теоретическим валентным углом 109⁰(рис.2.7)

Рис. 2.7

Отдельные связи О-F - полярные, молекула в целом тоже полярна, так как в вершине угла заряд со знаком "+", а в противоположной стороне "". Происходит оттягивание электронов в сторону F, т.е. образуется диполь.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒