Тестовые задания для самоконтроля

1. Заполнение энергетических уровней электронами в атоме идет в порядке увеличения энергии уровней – это:

1. Принцип наименьшей энергии;

2. Принцип Паули;

3. Правило Гунда.

2. Формула высшего оксида элемента, образующего водородное соединение ЭН₂ , имеет вид:

1. ЭО₄;

2. ЭО;

3. ЭО_3.

3. Укажите квантовое число, описывающие форму орбитали:

1. l;

2. n;

3. m_l.

4. Номер периода системы Менделеева, в котором находится элемент, указывает на…

1. количество валентных электронов в атоме данного элемента;

2. количество энергетических уровней в атоме, заполненных электронами;

3. количество валентных электронов на внешнем уровне атома элемента.

5. Номер группы, в которой находится элемент, указывает на…

1. количество валентных электронов в атоме данного элемента;

2. количество энергетических уровней в атоме, заполненных электронами;

3. количество валентных электронов на внешнем уровне атома элемента.

6. Аналогами элемента Fe являются:

1. Co, Ni;

2. Kr, Ru, Xe, Os, Rn;

3. Ru, Os.

7. Область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона – это:

1) орбита;

2) орбиталь;

3) подуровень.

8. Энергию и размеры орбиталей определяет…

1) главное квантовое число;

2) орбитальное квантовое число;

3) спиновое квантовое число

9. Собственный механический момент движения электрона характеризует …

1) главное квантовое число;

2) орбитальное квантовое число;

3) спиновое квантовое число.

10. Валентный электронный уровень 2s²p² имеет атом…

1. углерода;

2. бора;

3. азота.

Ключи к тестовым заданиям

№ вопроса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
№ ответа	1	3	1	2	1	3	2	1	3	1

3. Химическая связь

Контрольные вопросы

1. Дайте определение химической связи. Перечислите виды химической связи.

2. Охарактеризуйте такие свойства ковалентной связи как длина, прочность, полярность, поляризуемость.

3. Чем объясняется направленность ковалентной связи? Изложите основные положения теории гибридизации атомных орбиталей Л. Полинга.

4. Охарактеризуйте σ-, π-, δ-связь и механизм образования кратных связей.

5. Охарактеризуйте обменный и донороно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи.

6. Опишите свойства ионной связи и строение ионной кристаллической решетки.

7. Объясните особенности металлической связи и строение кристаллической решетки металлов.

8. Сформулируйте основные положения метода валентных связей В.Гейтлера и Ф. Лондона.

9. Сформулируйте основные понятия метода молекулярных орбиталей (молекулярные орбитали, связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали, порядок связи).

10. Охарактеризуйте силы межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса, водородная связь).

Примеры выполнения заданий

Пример 1. Укажите тип химической связи в соединениях: I₂, Cs₂O, CH₄.

Решение: тип химической связи определяется степенью ее полярности, которая зависит от разности относительных электроотрицательностей атомов, образующих связь (ОЭО).

I₂ – связь между атомами йода осуществляется перекрыванием р-облаков. Т.к. атомы, образующие связь, одинаковы, имеют одинаковую относительную электроотрицательность (ОЭО), общее электронное облако в равной степени принадлежит обоим атомам. Связь – ковалентная неполярная.

Cs₂O – связь между атомом цезия и атомом кислорода ионная, т.к. ее образуют типичный металл и типичный неметалл. ОЭО=3,5-0,7=2,8 (см. табл.2). Электрон от атома металла переходит к атому кислорода, обладающему большим значением ОЭО.

СН₄ – связи в молекуле ковалентные полярные, поскольку атомы углерода и водорода отличаются по электроотрицательности незначительно (ОЭО=2,5-2,1=0,4). Общее электронное облако связи С-Н смещено к углероду.

Пример 2. Расположите связи Cs-H, Ba-H, а также Ge-F, Si-F, C-F, Sn-F в порядке возрастания их длины (d), укажите, как изменяется в этих рядах прочность (Е_св), полярность (ОЭО), и поляризуемость связи.

Связь	Характеристика связи
	Длина	Энергия	Полярность	Поляризуемость
Ba – H Cs - H				
C – F Si – F Ge – F Sn – F				

Пример 3. Пользуясь методом валентных связей, проведите анализ химической связи в соединениях а) H₃PO₄, б) C₂H_2.

Предлагаем следующую последовательность выполнения задания:

1. Определите степень окисления атомов элементов по химической формуле соединения.

2. Постройте графические формулы валентного электронного уровня атомов, входящих в состав молекулы данного соединения, оцените их валентные возможности.

3. Постройте графическую формулу молекулы вещества и оцените ее достоверность с учетом валентных возможностей всех атомов, входящих в состав соединения. Обозначьте  и -связи.

4.Определите координационное число центрального атома по числу образованных им -связей, укажите его ковалентность.

5. Укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома (если она имеет место в данном соединении). Для этого в соответствии с числом -связей атома отделите на графической формуле его валентного слоя необходимое число орбиталей, начиная с s- орбитали. Так, если атом образует две -связи, то при этом происходит sp –гибридизация; РР три -связи осуществляются тремя гибридными sp² –орбиталями, четыре – четырьмя sp³- орбиталями и т.д. Каждому типу гибридизации атомных орбиталей соответствует определенный валентный угол и пространственное строение частицы. Укажите их.

6. Определите орбитали центрального атома, идущие на образование -связей. Это негибридизованные  p- или d- орбитали с неспаренными электронами, оставшиеся после образования -связей.

7. На графической формуле вещества обозначьте орбитали атомов, участвующие в образовании каждой связи.

а) H₃⁺P⁺⁵O₄^-2

В соответствии со степенью окисления атома фосфора от него оттянуто пять электронов к атомам более электроотрицательного элемента (кислорода). Чтобы образовать пять химических связей, атом фосфора должен иметь пять неспаренных электронов.Это возможно при переходе одного s-электрона на свободную d-орбиталь (возбужденное состояние атома, Р*).

	1s			2s		2p
Н			O				

3s

3p

3d

3s

3

p

3

d

P









P*











Составим графическую формулу фосфорной кислоты.

Из формулы следует, что координационное число атома фосфора равно 4, так как он образует 4 σ-связи. Для этого необходимы 4 орбитали. Близкие по энергии одна s- и три р-орбитали валентного слоя выравниваются по форме и энергии – гибридизуются, образуя 4sp³-гибридных орбитали, направленные в пространстве под углом 109^о28’, в результате чего фосфат-ион имеет форму тетраэдра.

Негибридизованная одноэлектронная d-орбиталь атома фосфора образует -связь с р-орбиталью атома кислорода за счет бокового перекрывания.

Атомы кислорода и водорода образуют химические связи перекрыванием соответственно p и s-облаков с орбиталями соседних атомов.

Итак, в молекуле Н₃РО₄ центральный атом фосфора имеет:

степень окисления +5;

валентность 5;

координационное число 4;

тип гибридизации sp³.

б)

	2s		2p				2s		2p
C						C*				

Известно, что во всех органических соединениях углерод четырехвалентен.

Следовательно, графическая формула ацетилена имеет вид:

Из трех связей между атомами углерода лишь одна , а две -. Каждый атом углерода образует по две -связи (одну с атомом углерода, другую – с атомом водорода). Координационное число атома углерода равно двум, тип гибридизации – sp,валентный угол (<НСС) – 180^о, молекула линейна.

Итак, в молекуле С₂Н₂ атомы углерода имеют:

степень окисления –1;

валентность 4;

координационное число 2;

тип гибридизации sp.

Пример 4. Предположите возможность существования частиц Li₂⁺ и NO с позиций метода молекулярных орбиталей. Приведите электронные формулы этих частиц, оцените их прочность.

Li₂⁺ - каждый атом лития содержит 3е^-, катион Li₂⁺ должен содержать 5е^- и его электронная формула в соответствии с порядком заполнения молекулярных орбиталей имеет следующий вид:

Li₂⁺[(^св1s)²(^разр1s)²(^св2s)¹]

Для оценки прочности связи рассчитывают ее кратность (). Она равна полуразности чисел электронов, находящихся на связывающих и на разрыхляющих орбиталях.

(Li₂­⁺)

Кратность связи меньше 1, прочность связи мала, не велика и вероятность существования катиона Li₂⁺.

NO: e^-=7+8=15

NO [(^св1s)²(^разр1s)²(^св2s)²(^разр2s)²(^св2p_y=^св2p_z)⁴(^св2p_x)²(^разр2p_y)¹

(NO)= , молекула NO достаточно прочная.