Тема 3. “хімічний зв’язок і будова молекул”

Завдання 3.1

1. Який тип гібридизації атома вуглецю у молекулі CCl₄? Яка геометрична форма молекули CCl₄?

2. Які ступені окиснення азоту у сполуках: N₂, N₂О, NO, (NH₄)₂Cr₂O₇, HNO₃, NН₃?

3. Зазначте, до яких атомів зсунуто електронні пари зв’язків у молекулах: NH₃, BF₃, CS₂, NO, FeO, HI, HF.

4. У якій із наведених сполук Cl₂, HCl, NaCl, CCI₄, CI₂O, PCI₅ має місце йонний зв’язок?

Завдання 3.2

1. Які валентні можливості атома фосфору? Відповідь поясніть, зазначивши розподіл електронів за орбіталями зовнішнього енергетичного рівня в основному та збудженому станах. Приклади сполук.

2. Які ступені окиснення вуглецю у сполуках: CH₄, CF₄, C₂H₅ОH, C₆H₆, CO₂, HCOOH, C₆H₁₂O₆, C₁₂Н₂₂O₁₁?

3. У якій із наведених сполук: LiF, BeF₂, BF₃, CF₄, зв’язок E – F найбільше буде наближатися до неполярного?

4. Який елемент є донором, а який акцептором у йоні амонію?

Завдання 3.3

1. Які валентні можливості атома бору? Відповідь поясніть зазначивши розподіл електронів за орбіталями зовнішнього енергетичного рівня в основному та збудженому станах.

2. Визначте ступені окиснення фосфору в сполуках: НРО₃, Н₃РО₄, РН₃, (NH₄)₃PO₄, H₄P₂O₇, НPO₂.

3. Як метод валентних зв’язків пояснює тетраедричну будову молекули SiF₄?

4. Який із наведених зв’язків: Cs – Cl, Ca – S, Ba – F, є у найбільшій мірі йонним?

Завдання 3.4

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів за орбіталями в основному та збудженому станах для атомів елементів з порядковими числами 14 і 18.

2. Поясніть утворення хімічного зв’язку в броміді калію, сульфіді натрію.

3. Визначте ступені окиснення азоту у сполуках: HNO₃, HNO₂, N₂, NН₃, N₂Н₄, NН₂OН, NO₂.

4. Який зв’язок називається ковалентним? Його характерні особливості.

Завдання 3.5

1. Напишіть електронні формули та зазначте розподіл електронів за орбіталями в основному та збудженому станах для атомів елементів із порядковими номерами 4 та 11. Яка можлива валентність елементів? Наведіть приклади сполук.

2. Для молекул H₂O та BeCl₂ зазначте тип хімічних зв’язків, геометричну форму та тип молекули (полярна, чи неполярна).

3. Визначте, у якому з оксидів елементів ІІІ-го періоду періодичної системи зв’язок Е – О найбільше наближається до йонного.

4. Електрони яких підрівнів можуть приймати участь в утворенні σ- та π-зв’язків?

Завдання 3.6

1. Які валентні можливості атомів кисню та сірки? Відповідь поясніть, зазначивши розподіл електронів за орбіталями зовнішнього енергетичного рівня в основному та збудженому станах. Наведіть приклади сполук.

2. Для молекул Cl₂ та SnCl₄ зазначте: а) тип хімічних зв’язків; б) геометричну форму; в) тип молекули (полярна чи неполярна).

3. Розташувати дані молекули у порядку підсилення йонного характеру зв’язку: CsF, NO, ClF, CO, HF, HCl.

4. Який елемент є донором, а який акцептором у йоні BF₄^-?

Завдання 3.7

1. Чому вуглець у переважній більшості сполук має валентність 4?

2. Які типи зв’язку та геометричні форми молекул BF₃ та NH₃?

3. Поясніть, чому у ряді елементів: C, Si, Ge, Sn, Pb схильність до утворення гібридних зв’язків зменшується від вуглецю до свинцю.

4. Серед наведених формул речовин: F₂, HF, CF₄, KF, OF₂ знайдіть речовини з іонним, полярним і неполярним ковалентним типом зв’язку. Поясніть, як вони побудовані.

Завдання 3.8

1. Поясніть механізм утворення водневого зв’язку. Наведіть приклади сполук.

2. Чому флуор не може мати валентність більше 1, а кисень – більше 2? Відповідь поясніть, показавши розподіл електронів за атомними орбіталями.

3. Для молекул F₂ та BCl₃ зазначте тип хімічних зв’язків, геометричну форму та тип молекули (полярна чи неполярна).

4. Користуючись таблицею електронегативності визначте, у якій із перелічених сполук зв’язок найбільше наближатися до йонного: Са₃N₂, Са₃P₂, Са₃As₂, Са₃Sb₂.

Завдання 3.9

1. Поясніть, чому максимальна ковалентність сірки дорівнює шести, а у кисню такий валентний стан відсутній.

2. Яка просторова конфігурація двоатомних молекул типу А₂ та АВ? Навести приклади таких сполук.

3. Зображуючи перекривання електронних хмар, покажіть утворення σ-зв’язку у молекулах Н₂, Cl₂, HCl.

4. У якій із зазначених нижче сполук зв’язок найбільш і найменш полярний: NaI, NaBr, NaCI, NaF? (Для розв’язку використайте додатки).

Завдання 3.10

1. Які водневі сполуки утворюють р-елементи ІІ періоду? Як змінюються міцність і кислотні властивості цих сполук у періоді зліва направо? Яка кількість σ- та π-зв’язків у молекулах С₂Н₂, СО?

2. Що таке sp-гібридизація? Навести приклади відповідних сполук та зобразити розташування електронних хмар.

3. Визначте тип хімічного зв’язку в молекулах: ZnCl₂, NH₃, HF, Cl₂.

4. Яка кількість σ- та π-зв’язків у молекулах С₂Н₂, СО?

Завдання 3.11

1. Які валентні можливості атома арсену в основному та збудженому станах? Наведіть приклади відповідних сполук.

2. Для молекул H₂Те та SiF₄ зазначте тип хімічних зв’язків, просторову конфігурацію та тип молекули (полярна чи неполярна).

3. Розташуйте у порядку зростання ступеня йонності зв’язку: B – Cl, Na – Cl, Ca – Cl, Be – Cl.

4. Який елемент є донором, а який акцептором у йоні BН₄^-?

Завдання 3.12

1. Намалюйте електронні схеми молекул Cl₂ та HCl, а також схеми перекривання валентних орбіталей, зазначте форму молекул.

2. Який тип гібридизації має місце при утворенні молекул NH₃ та Н₂О? Чим пояснюється зміна величини кута H–N–H та Н–О–Н порівняно з величиною кута, відповідного цьому типові гібридизації?

3. Яка різниця відносних електронегативностей зв’язків Na–O та Н–О у молекулі NaHSO₄? Якій зі зв’язків є ближчим до йонного?

3. Покажіть графічно σ- та π-зв’язки у молекулі етилену.

Завдання 3.13

1. Для молекул HCl та CCl₄ зазначте тип хімічних зв’язків, геометричну форму та тип молекули (полярна, чи неполярна).

2. Сірка утворює хімічні зв’язки з калієм, воднем, бромом і вуглецем. Які із зв’язків найбільш і найменш полярні? Визначте, в бік якого атома зміщується електронна густина зв’язку.

3. Який хімічний зв’язок називається йонним? Які властивості йонного зв’язку відрізняють його від ковалентного? Наведіть приклади сполук з типовим йонним зв’язком.

4. Яка кількість σ- та π-зв’язків у молекулах N₂ та СО?

Завдання 3.14

1. Поясніть, чому максимальна ковалентність фосфору може дорівнювати п’яти, а в азоту такий валентний стан відсутній.

2. Яку форму можуть мати молекули типу АВ₂? Розгляньте на прикладах молекул BeCl₂, H₂O.

3. У якій сполуці, чиї формули наведено, між атомами утворюється ковалентний зв’язок за донорно-акцепторним механізмом, поясніть його: KCl, NH₄Cl, CCl₄, CO₂.

4. Скільки σ- та π-зв’язків у молекулі ацетилену?

Завдання 3.15

1. Який хімічний зв’язок називають ковалентним? Як пояснити спрямованість ковалентного зв’язку?

2. Як метод валентних зв’язків пояснює тетраедричну будову молекули CF₄?

3. Визначити ступені окиснення вуглецю у сполуках: CH₄, CCl₄, CH₂O, C₂H₅ОH, C₆H₆, CH₃COOH, CH₂Cl₂, CНI₃.

4. Розташуйте у порядку зростання ступеня йонності наступні зв’язки: B – F, K – F, Be – F, Mg – F.

Завдання 3.16

1. Який ковалентний зв’язок називають полярним? Що є кількісною мірою полярності ковалентного зв’язку?

2. Який тип гібридизації у атома В у молекулі BCl₃? Яка геометрична форма молекули BCl₃?

3. Показати перекривання електронних хмар і утворення σ-зв’язку в молекулах на двох відмінних прикладах.

4. У якій із зазначених нижче сполук зв’язок найбільш і найменш полярний: LiBr, NaBr, KBr, RbBr, CsBr, FrBr? (Для розв’язку використайте додатки).

Завдання 3.17

1. Серед наведених формул речовин знайдіть речовини з йонним, полярним і неполярним ковалентним типом зв’язку. Поясніть, як вони побудовані: Cl₂, HCl, CCl₄, KCl, ZnCl₂.

2. Який тип гібридизації орбіталей центрального атома має місце в молекулах ВеН₂ та NH₃?

3. Обчислити довжину зв’язку в молекулі ICl, якщо між’ядерні відстані у молекулах I₂ та Cl₂ відповідно дорівнюють 2,6710^-10 та 1,9910^-10 м.

4. Визначте ступінь окиснення хрому у наступних сполуках: CrO₃, Cr₂O₃, KCrO₂, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇.

Завдання 3.18

1. Які валентні можливості атомів F та Cl? Чому? Наведіть приклади сполук.

2. Яку форму можуть мати молекули типу АВ₂? Розглянути на прикладах молекул CO₂ та H₂S.

3. У якій сполуці, чиї формули наведено, між атомами утворюється ковалентний зв’язок за донорно-акцепторним механізмом, поясніть його: KF, NaBF₄, CF₄, CO₂.

4. Скільки σ- та π-зв’язків у молекулі азоту?

Завдання 3.19

1. Для молекул CF₄, F₂ визначте тип хімічного зв’язку, просторову конфігурацію та тип молекули (полярна, чи неполярна).

2. Чому всі чотири зв’язки С – Н у молекулі СН₄ є рівноцінними?

3. Обчислити довжину зв’язку С – Cl в молекулі СCl₄, якщо довжини зв’язків С–C та Сl–Cl становлять відповідно 1,54×10^-10 та 1,99×10^-10 м.

4. Як на основі будови молекули аміаку пояснити його здатність утворювати йон амонію?

Завдання 3.20

1. Який спосіб утворення ковалентного зв’язку називають донорно-акцепторним? Наведіть приклади.

2. Який тип гібридизації орбіталей центрального атома є найбільш імовірним для молекул NH₃, Н₂О, BF₃?

3. Визначте полярність молекули HІ, якщо довжина диполя молекули дорівнює 2,1× ×10^-11 м.

4. Для молекул СH₄, NH₃, Н₂О зазначте тип хімічних зв’язків, тип молекули (полярна, чи неполярна), просторову конфігурацію молекул.

Завдання 3.21

1. Які кристалічні структури називають іонними, атомними, молекулярними та металевими? Наведіть приклади.

2. Як метод валентних зв’язків пояснює лінійну будову молекули ZnCl₂?

3. Дипольний момент молекули NO дорівнює 5,3 · 10^-31 Кл · м. Знайдіть довжину диполя цієї молекули.

4. Серед наведених формул речовин: Br₂, HBr, CH₄, KBr, NaOH, H₂O, знайдіть речовини з йонним, полярним і неполярним ковалентним типом зв’язку. Поясніть, як вони побудовані.

Завдання 3.22

1. Зобразіть електронну конфігурацію частинок: As^3-, C²⁺, Cr³⁺.

2. Який тип гібридизації орбіталей атома Hg у HgCl₂? Яка геометрична форма молекули HgCl₂?

3. Електрони яких підрівнів можуть приймати участь в утворенні σ- та π-зв’язків? Скільки σ- та π-зв’язків у молекулі азоту?

4. Дайте приблизну оцінку довжини зв’язку в молекулі NO, якщо між’ядерні відстані у молекулах N₂ та O₂ відповідно дорівнюють 1,09 · 10^-10 та 1,2 · 10^-10 м.

Завдання 3.23

1. Як збільшується міцність зв’язку Н–Е у ряді Н₂O–Н₂S–Н₂Se–Н₂Te?

2. Який тип гібридизації орбіталей атома B у BF₃? Якою є геометрична форма молекули BF₃?

3. Довжина диполя молекули HF дорівнює 4 · 10^-11 м. Знайдіть дипольний момент цієї молекули.

4. Зобразіть електронну будову атомів кремнію, фосфору та сірки у збудженому стані. Наведіть приклади сполук.

Завдання 3.24

1. Дипольний момент молекули NO₂ дорівнює 9,1 · 10^-31 Кл · м. Знайти довжину диполя цієї молекули.

2. Який тип гібридизації електронних хмар у молекулах BеН₂, SiH₄ та BF₃? Яку просторову конфігурацію мають ці молекули?

3. Порівняйте значення валентних кутів молекул та поясніть характер їх зміни у ряді СН₄ – NH₃ – H₂O.

4. У якій із зазначених нижче сполук зв’язок найбільш і найменш полярний: LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, FrCl? (Для розв’язку використайте додатки).

Завдання 3.25

1. У чому причина різної просторової будови молекул BCl₃ та NH₃?

2. Поясніть, чому максимальна ковалентність селену дорівнює шести, а у кисню такий валентний стан відсутній.

3. Який із поданих зв’язків Са – F чи Ba – S більше наближається до йонного. ВЕН_S=2,5; ВЕН_Ca = 1,0; ВЕН_F = 4,0; ВЕН_Ba = 0,9.

4. Як на основі будови молекули BF₃ пояснити її здатність утворювати йон BF₄^-?