Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Fundamentals of General Chemistry. Terms and Problems in Tests In 2 parts. P.1. Terms and Examples in Tasks. Study guide

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
1 Мб
Скачать

English

Russian

T-shaped

Т-образная

Valence bond (VB) theory

Теория валентных связей (ВС)

V-shaped

V-образная

Valence-shell electron-pair repul-

Модель отталкивания валентных

sion (VSEPR) model

электронных пар (ОВЭП)

The valence-shell electron-pair repulsion (VSEPR) model is used to predict the shapes of molecular species formed from the p-block elements, It is based on the assumption that electron pairs adopt arrangements that minimize repulsions between them. Table 4.1 summarizes all the possible molecular shapes that result from valence shells containing two to six electron pair along with their bond angles.

Table 4.1

Electron pair arrangements and the structure of AXnEm molecules

 

 

 

Type of

Lone

Lone

 

Bond

n + m n

m

pairs are

pairs are

Molecular shape

 

 

 

molecule

shown

not shown

 

angle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

5

6

7

8

2

2

0

AB2

 

 

 

Linear (BeCl2)

180о

 

3

0

AB3

 

 

 

Trigonal planar

120о

 

 

 

 

(BF3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Angular or bent

 

 

2

1

AB2Е

 

 

or V-shaped

100о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(SnCl2)

 

 

4

0

AB4

 

 

 

Tetrahedral

109.5о

 

 

 

 

(CH4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

1

AB3Е

 

 

Triangular

107.3о

 

 

pyramidal (NH3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

AB

 

E

 

 

 

Angular or bent

104.5о

 

2

2

 

 

(H2O)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

Еnd of table 4.1

 

 

 

 

 

Trigonal

 

120о;

5

0

AB5

 

bipyramidal

 

 

 

90

о

 

 

 

 

 

(PCl5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

AB4Е

Disphenoidal

104о;

(SF4)

 

89

о

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

Т-shaped

 

188о;

3

2

AB3E2

 

(BrF3)

 

86

о

 

 

 

 

 

 

 

2

3

AB

E

3

Linear (XeF

)

180о

 

 

2

 

2

 

 

 

6

0

AB6

 

Octahedral

 

90о

 

(SF6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 5

1

AB5Е

Square pyramidal

82о

(IF5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

AB

E

 

Square planar

90о

2

 

 

 

 

4

 

(XeF4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + m, total number of electron pairs; n, number of bonding pairs;

m, number of lone pairs;

the central atom (А);

ligand (В); lone pair (Е);

-bond (bonding pair).

32

4 . 2 . W o r k e d e x a m p l e s

Example 1. Using VSEPR theory, predict the shape of an BF3 molecule. Has the BF3 molecular dipole moment and is this molecule polar or not?

Answer

The valence electronic configurations of boron and fluorine atoms are shown in figure:

5B 2s22p1

 

 

 

9F 2s22p5

E

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2p

 

2p

2s

 

 

 

2s

 

 

The boron atom is the central atom of an BF3 molecule and uses all of its valence electrons to form three B–F single bonds by unpaired electrons from three fluorine atoms. Then there are three bond pairs of electrons in the valence shell of the boron atom in BF3, and by the VSEPR model, the molecular shape of BF3 is trigonal planar (see table 4.1):

F

В

F F

For polyatomic species, the net molecular dipole moment depends upon the magnitudes and relative directions of all the bond dipole moments in the moleculе. In the molecule BF3 еach B–F bond is polar ( (F) > (В)) and possesses an electric dipole moment. The three bond moments (each a vector of equivalent magnitude) oppose and cancel one another. Therefore, the BF3 molecule does not possess a molecular dipole moment and, therefore, is non-polar.

F

В

F F

33

Example 2. Using VSEPR theory, predict the molecular shape of NH3. Explain the experimental value of the H–N–H bond angle is equal to 107.5о.

Answer

The valence electronic configurations of a nitrogen and hydrogen atoms are shown in Figure:

7N 2s22p3

 

 

1H 1s1

E

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2s

 

 

 

1s

The nitrogen atom has five valence electrons. Three of them with unpaired electrons of three hydrogen atoms form three bonding pairs of electrons, one lone pair remains. Around the N centre there are three bonding pairs and one lone pair of electrons. It has a tetrahedral arrangement of electron pairs (fig. a) but not a tetrahedral arrangement of atoms (fig. b). The molecular shape of ammonia is a trigonal pyramidal (fig. c).

N

N H H

N H H H

H

(a)

(b)

(c)

According to the VSEPR model, if one or more lone pairs of electrons are present, electron – electron repulsion decrease in the sequence: lone pair – lone pair > lone pair – bonding pair > bonding pair – bonding pair. The bond angle between bonding pairs decreases as the number of lone pairs increases. The lone pair takes up more space around the central atom than a bonding pair and tend to compress the angles between the bonding pairs. The H–N–H band angle in NH3 is, therefore, smaller than the bond angle in tetrahedron (see table 4.1).

34

 

 

4 . 3 . T a s k s f o r s e l f - c o n t r o l

1.

According to the VSEPR model the molecular shape of SF4 is:

A) tetrahedral;

 

B) disphenoidal;

 

C) octahedral;

 

D) trigonal planar.

2.

The molecule with largest bond angle is:

 

A) CH4;

B) NH3;

C) H2O;

D) BF3.

3.

The polar molecule is:

 

 

А) СO2;

B) BeCl2;

C) SO2;

D) CF4.

4.

According to the VSEPR model the molecular shape of NH3 is:

A) trigonal planar;

B) bent;

 

C) tetrahedral;

 

D) trigonal pyramidal.

5.

The molecule with three -bonds is:

 

А) BeCl2;

B) BF3;

C) NH4+;

D) PCl5.

6. According to the VSEPR model the molecule with the smallest bond angle is:

А) H2O; B) SO2; C) NH3; D) ВCl3.

7. According to the VSEPR model the molecular shape of CCl4 is:

A) trigonal planar;

B) T-shaped;

C) trigonal pyramidal;

D) tetrahedral.

8. According to the VSEPR model the molecular shape of NF3 is:

A) trigonal planar;

B) trigonal pyramidal;

C) T-shaped;

 

D) tetrahedral.

 

9. The electric dipole moment has the molecule:

 

А) BН3;

B) PF5;

C) NF3;

D) SF6.

10. According to the VSEPR model the molecular shape of SO3 is:

A) linear;

B) trigonal planar;

C) bent;

D) tetrahedral.

35

11. According to the VSEPR model molecular shape of H2O is:

A) linear;

 

B) bent;

 

C) trigonal planar;

D) tetrahedral.

 

12. The molecule with the π-bond is:

 

А) PCl5;

B) CCl4;

C) CO2;

D) BeH2.

13. Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its molecular shape:

1.

PI3

А) trigonal planar;

2.

SiCl4

B) trigonal pyramidal;

3.

H2Se

C) bent;

 

 

D) linear;

 

 

E) tetrahedral;

F)octahedral.

14.Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its molecular shape:

1.

AsH3

А) trigonal planar;

2.

ClF3

B) trigonal pyramidal;

3.

SF4

C) bent;

D)linear;

E)disphenoidal;

F)T-shaped.

15.Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its molecular shape:

1.

XeO3

А) trigonal planar;

2.

OF2

B) trigonal pyramidal;

3.

SeF6

C) bent;

 

 

D) linear;

 

 

E) tetrahedral;

F)octahedral.

16.According to the VSEPR model the structure of SbF6 is:

A) trigonal bipyramidal;

B) trigonal planar;

C) octahedral;

D) tetrahedral.

36

17. Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its molecular shape:

1.

H2S

А) trigonal planar;

2.

BeCl2

B) trigonal pyramidal;

3.

COCl2

C) bent;

D)linear;

E)tetrahedral;

F)octahedral.

18.Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its

molecular shape:

 

1.

OF2

А) trigonal planar;

2.

XeF4

B) trigonal pyramidal;

3.

SiF4

C) bent;

D)linear;

E)tetrahedral;

F)square planar.

19.Find a relationship between the chemical formula of a molecule and its

molecular shape:

 

1.

POF3

А) trigonal planar;

2.

TeCl4

B) trigonal pyramidal;

3.

SeF6

C) bent;

 

 

D) disphenoidal;

 

 

E) tetrahedral;

F)octahedral.

20.According to the VSEPR model the structure of BeF24is:

A) linear;

B) trigonal planar;

C) bent;

D) tetrahedral.

21. According to the VSEPR model the structure of AlCl4

A) linear;

B) trigonal planar;

C) bent;

D) tetrahedral.

22. According to the VSEPR model the structure of SnI26

A) linear;

B) trigonal planar;

C) octahedral;

D) tetrahedral.

is:

is:

37

4 . 4 . З а д а н и я д л я с а м о к о н т р о л я

1.Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы SF4: А) тетраэдрическая; Б) искаженно-тетраэдрическая (дисфеноидальная); В) октаэдрическая; Г) треугольная.

2.Наибольший валентный угол в молекуле:

А) CH4;

Б) NH3;

В) H2O;

Г) BF3.

3. Полярной является молекула:

 

А) СO2;

Б) BeCl2;

В) SO2;

Г) CF4.

4. Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы аммиака: А) треугольная; Б) угловая; В) тетраэдрическая; Г) тригонально-пирамидальная.

5.

Три -связи имеется в частице:

 

А) BeCl2;

Б) BF3;

B) NH4+;

Г) PCl5.

6.

Согласно модели ОВЭП наименьший валентный угол в молекуле:

А) H2O;

Б) SO2;

В) NH3;

Г) ВCl3.

7.

Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы CCl4:

А) треугольная;

Б) тригонально-пирамидальная;

В) Т-образная;

 

Г) тетраэдрическая.

8.

Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы NF3:

А) треугольная;

Б) тригонально-пирамидальная;

В) Т-образная;

 

Г) тетраэдрическая.

9.

Электрическим дипольным моментом обладает молекула:

А) BН3;

Б) PF5;

В) NF3;

Г) SF6.

10. Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы SO3: А) линейная; Б) треугольная; В) угловая; Г) тетраэдрическая.

38

11. Согласно модели ОВЭП геометрия молекулы воды:

А) линейная;

 

Б) угловая;

 

В) треугольная;

Г) тетраэдрическая.

 

12. Молекула с π-связью:

 

 

А) PCl5;

Б) CCl4;

В) CO2;

Г) BeH2.

13. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1.

PI3

А) треугольная;

2.

SiCl4

Б) тригонально-пирамидальная;

3.

H2Se

В) угловая;

 

 

Г) линейная;

Д) тетраэдрическая; Е) октаэдрическая.

14. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1. AsH3

А) треугольная;

2.

ClF3

Б) тригонально-пирамидальная;

3.

SF4

В) угловая;

 

 

Г) линейная;

 

 

Д) искаженный тетраэдр;

 

 

Е) Т-образная.

15. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1. XeO3

А) треугольная;

2.

OF2

Б) тригонально-пирамидальная;

3.

SeF6

В) угловая;

 

 

Г) линейная;

Д) тетраэдрическая; Е) октаэдрическая.

16. Согласно модели ОВЭП структура иона SbF6 :

А) тригонально-бипирамидальная;

Б) треугольная;

B) октаэдрическая;

Г) тетраэдрическая.

17. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1. H2S

А) треугольная;

2. BeCl2

Б) тригонально-пирамидальная;

39

3. COCl2

В) угловая;

 

Г) линейная;

 

Д) тетраэдрическая;

 

Е) октаэдрическая.

18. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1. OF2

А) треугольная;

2.

XeF4

Б) тригонально-пирамидальная;

3.

SiF4

В) угловая;

 

 

Г) линейная;

Д) тетраэдрическая; Е) квадрат.

19. Установите соответствие между формулой и геометрией молекулы:

1. POF3

А) треугольная;

2. TeCl4

Б) тригонально-пирамидальная;

3. SeF6

В) угловая;

 

Г) искаженный тетраэдр;

 

Д) тетраэдрическая;

 

Е) октаэдрическая.

20. Согласно модели ОВЭП структура иона BeF42:

А) линейная;

Б) треугольная;

B) угловая;

Г) тетраэдрическая.

21. Согласно модели ОВЭП структура иона AlCl4:

А) линейная;

Б) треугольная;

B) угловая;

Г) тетраэдрическая.

22. Согласно модели ОВЭП структура иона SnI62:

А) линейная;

Б) треугольная;

В) октаэдрическая;

Г) тетраэдрическая.

40