2. Химическая связь, строение молекул.

2.1 Вопросы и упражнения.

1. Распределите электроны атома серы, хлора, фосфора по квантовым ячейкам. Сколько неспаренных электронов имеют ее атомы в нормальном и возбужденном состояниях? Чему равна валентность серы, хлора, фосфора, обусловленная неспаренными электронами?

2. Какую химическую связь называют ковалентной? Какую ковалентную связь называют σ-связью и какую - π-связью? Разберите на примере строения молекулы азота.

3. Какую ковалентную связь называют полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи? Исходя из значений электроотрицательности атомов соответствующих элементов, определите, какая из связей: HCl, ICl, BrF – наиболее полярна.

4. Какой способ образования ковалентной связи называют донорно-акцепторным? Какие химические связи имеются в ионах NH₄⁺ и ВН₄^-? Укажите донор и акцептор.

5. Сравните способы образования ковалентных связей в молекулах СН₄, NH₃ и в ионе NH₄⁺. Могут ли существовать ионы СН₅⁺ и NH₅⁺? Какова пространственная структура молекул СН₄, NH₃ и иона NH₄⁺?

6. При взаимодействии SiF₄ с HF образуется сильная кислота H₂SiF₆, диссоциирующая на ионы Н⁺ и SiF₆^2-. Может ли подобным образом протекать реакция между CF₄ и HF?. Укажите тип гибридизации АО кремния в молекуле SiF₄ и в ионе SiF₆^2-. Какова пространственная структура этих частиц?

7. Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод валентных связей (МВС) объясняет строение молекулы воды?

8. Какой тип гибридизации электронных облаков в молекулах BeH₂, CS₂, SO₂, SO₃, SiH₄? Полярны ли их молекулы? Какова их пространственная структура?

9. В чем причина различной пространственной структуры молекул BF₃ и NF₃?

10. Как МВС объясняет угловое строение молекулы H₂S и линейное – молекулы СО₂? Почему молекула СО₂ неполярна, хотя связь С – О полярна?

11. Объясните, почему в ряду элементов: С, Si, Ge, Sn, Pb – склонность к образованию гибридных связей уменьшается от С к Pb?

12. Как изменится величина угла между связями в ряду соединений: NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃?

13. Объясните, почему уменьшается угол между связями в ряду соединений: PF₃, PCl₃, PI₃ (104⁰, 101⁰, 94⁰ соответственно).

14. Какой тип гибридизации имеет место в молекулах: С₂Н₆, С₂Н₄, С₂Н₂? Сколько σ- и π-связей в этих молекулах?

15. Какую химическую связь называют водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Почему Н₂О и HF, имея меньшую молекулярную массу плавятся и кипят при более высоких температурах, чем их аналоги?

16. Какова прочность водородной связи по сравнению с другими видами связей? Как меняется ее значение в ряду: H…F, H…O, H…N?

17. Охарактеризуйте металлическую связь.

18. С помощью метода МО определите, возможно ли образование ионов Н₂⁺ и Н₂^-? Если возможно, то определите порядок их связей и укажите их магнитные характеристики (парамагнетизм или диамагнетизм). Приведите электронные конфигурации ионов.

19. Объясните с позиций метода МО, возможно ли образование молекеулярных ионов Не₂⁺ и Не₂^-? Если возможно, то определите порядок их связей и укажите их магнитные характеристики (ПМ или ДМ).

20. Какая из молекул В₂ или С₂ характеризуется более высокой энергией диссоциации? Сопоставьте магнитные свойства этих молекул.

21. Может ли образоваться ион В₂⁺? Если может, то какую электронную конфигурацию он будет иметь? Увеличится или уменьшится энергия связи по сравнению с энергией связи у В₂?

22. Рассмотрите с позиций метода МО возможность образования молекул В₂, F₂. Какая из этих молекул более устойчива?

23. Объясните, почему удаление электрона из молекул О₂ и F₂ упрочняет, а из молекул N₂ и B₂ ослабляет химическую связь?

24. Почему не могут существовать устойчивые молекулы Bе₂ и Nе₂? Приведите их электронные конфигурации.

25. Может ли существовать ион Nе₂⁺?

26. Объясните с позиций ММО изменение энергии диссоциации (кДж/моль) молекул в ряду: F₂ (155) ─ O₂ (493) ─ N₂ (945)

27. Объясните, как изменится порядок связи при получении молекулами С₂, N₂ и F₂ по одному электрону? Нарисуйте энергетические диаграммы этих молекул и образующихся молекулярных ионов по методу МО.

28. Как изменяются длина связи, энергия диссоциации и магнитные свойства в ряду: О₂^2- ─ O₂^- ─ О₂⁰ ─ О₂⁺ ? Ответ мотивируйте.