1.2. Электронное строение молекул
1. Каким образом происходит образование ионных и ковалентных связей? В каких случаях образуются ионные связи, а в каких ковалентные? Укажите, какие из химических связей в нижеприве-денных молекулах являются ковалентными, а какие ионными (или близки к ионным): NaOH, CH3OH, HCl, KCl, CH3CH2ONa, CH3F, HOCl, NaOCl, NaNO2, CHCl3, CH3Na, СH3COOK, BF3, LiF, HNO3, NaHSO4, K2SeO4, HClO4, LiHSO3, KSH, H2S, CH2=CHLi, NaNH2, ClNH2, Na2S2O3. Ответы поясните.
2. Опишите электронное строение следующих соединений и ионов с использованием структур Льюиса: NH4Cl, NH3, NaNO2, СH3COOK, BF3, HNO3, NaHSO4, NaHSO3, CH2=CHLi, Na2S2O3, NaN3, O3, N2O, NO2, N2O5, CO, CH2N2, NO, HNC, комплекс NH3 и BF3, SO3, H3PO4, ClO2, ClO2, I3, O2, PCl4, PCl5, SO32, NaHCO3, BF4, SO2, CH3, SF6, CN, NCO, CS2, NO2, HSO3, CH3, H2O2, P2, CNO, CH3S(O)OCH3, (CH3)2SO2, CH2, NO. Какие из перечисленных выше соединений и ионов нельзя описать лишь одной структурой Льюиса? Каким образом в этом случае следует описывать строение? Приведите это описание.
3. Напишите структурные и электронные формулы Льюиса всех соединений состава: а) С3Н4; б) С2Н3N; в) CH3NO2; г) C2H3NO; д) CH2N2; е) C2H2O; ж) С2Н6О; з) CHNO; и) S2O; к) HCN; л) О3; м) HNO3; н) HNO2; о) HN3; п) H2N2O; р) H2N2O2. Все ли из написанных вами соединений будут устойчивы? Ответ поясните.
4. Напишите структурные и электронные формулы Льюиса следую-щих соединений и ионов: метилнитрита, нитрометана, оксида триметиламина, диметилсульфоксида, ацетата натрия, сульфида триметилфосфина, дивинилсульфона, бикарбоната лития, диме-тилсульфата, триметилфосфата, пентоксида дифосфора, нитрата нитрония, триметилгидроксония, гидросульфата метиламмония, карбонат-дианиона, азотной кислоты, метилацетата, монооксида углерода, диоксида углерода, синильной кислоты, тиоцианат-аниона, тетраметиламмоний-катиона, метильного катиона.
5. Укажите гибридизацию атомов углерода в следующих соединениях и ионах: CO2, CO, C3O2, CH3CH2, CH3, пропине, аллене (1,2-пропа-диене), HCN, CH2O, HCOOH, H2CO3, 2-бутене, бензоле, 2-пропе-новой кислоте, СН2=СН, СН2=СН, этаннитриле (нитриле уксусной кислоты), СН3СН=NCH3, метилацетате, трихлорметане, цианид-анионе, тетраметилборат-анионе, тиоцианат-анионе (NCS), 1,3-бутадиене, 1-бутен-3-ине, винилметилкетоне, бензальдегиде, ацетоне, нитриле бензойной кислоты, 1,4-пентадиене, 1-пентен-4-ине, СS2, винилэтиловом эфире, (метилтио)этине. Изобразите геометрию указанных соединений и ионов. Дайте сравнительную характеристику длин связей и валентных углов.
6. Укажите приблизительные валентные углы в следующих соедине-ниях и ионах: формальдегиде; синильной кислоте; 1-бутен-3-ине; тетрахлорметане; пропене; пропине; аммиаке; метаноле; воде; трихлориде бора; дифториде бериллия; катионе метиламмония; сероокиси углерода (COS); дианионе серной кислоты; азотной кислоте; карбонат-дианионе; мочевине (NH2-C(O)-NH2); метилат-анионе; 2-пропенале; ацетильном катионе (CH3-CO); метильном катионе; метильном анионе; H3O; толуоле; CH3-N=CH2; HN3; HNO2. Ваши ответы обоснуйте.
7
. Дайте
сравнительную характеристику указанных
ниже ковалентных связей по полярности:
а) Cl-Cl,
H-Cl,
O-Cl,
B-Cl,
S-Cl,
Cl-Br,
C-Cl;
б) C-Cl,
C-F,
C-Br,
C-Na,
C-O,
C-N,
C-B,
C-C,
C-H;
в) C-Mg, C-Cu, C-Li, C-Na, C-B, C-Zn, C-H; г) С(sp3)-H,
С(sp)-H,
С(sp2)-H,
С(sp3)-С(sp2),
С(sp2)-С(sp3),
С(sp3)-С(sp3),
С(sp3)-Cl;
д) N(sp3)-C(sp2),
N(sp3)-C(sp3),
N(sp2)-O,
N(sp)-O,
N(sp2)-N(sp3),
N(sp3)-O,
N(sp3)-H;
е) C-OH,
C-OH2,
C-O,
C-NH2;
ж) С-СF3,
С-СCl3,
С-СBr3,
С-СH2Br,
С-СH2Cl;
з) C-S(O)R,
С-SR,
C-S(O)2R,
N-SR;
и) С=O, C-O.
Для каждой из связей покажите направление
электронных смещений.
8. Расположите перечисленные ниже молекулы в порядке уменьше-ния дипольного момента: а) 1,2-дихлорбензол, 1,4-дихлорбензол, 1,3-дихлорбензол; б) сероокись углерода (COS) и сероуглерод (CS2); в) фторметан, бромметан, хлорметан; г) SO, SO2, SO3; д) монооксид углерода, диоксид углерода; е) хлорметан, дихлорметан, трихлорметан, тетрахлорметан; ж) F2, HF, HCl, CH3Cl. Ответы поясните.
9. Какие выводы можно сделать на основании следующих наблюде-ний: а) дипольный момент транс-1,2-дихлорэтена равен нулю, а дипольный момент цис-изомера 1,2-дихлорэтена отличен от нуля; б) все атомы углерода и водорода в аллильном анионе лежат в одной проскости; в) длина всех углерод-углеродных связей в бензоле составляет 1,39 Å, а в этане и этене соответственно 1,54 и 1,34 Å; г) обе углерод-кислородные связи в ацетат-анионе имеют одинаковую длину; д) дипольный момент CO2 равен нулю, а дипольный момент SO2 отличен от нуля; е) дипольный момент молекулы СО составляет 0,112 Д, в то время как дипольные моменты связей С-О и С=О составляют 1,2 и 2,7 Д соответственно.