2. Химическая связь

Химическая связь – это связь, возникающая между атомами в молекулах.

Существуют следующие виды связи: ионная, ковалентная, металлическая.

ЗАДАЧИ

51. Частицы, участвующие в образовании химических связей, могут быть атомами, молекулами, ионами, радикалами и ион-радикалами. Распределите следующие частицы по этим категориям:

а) Р₄, Р, P⁺,XeF₂, •XeF⁺, Н, Н⁺, • Н, Н₃0, F₂, F

б) ОН, • ОН, • NH₂, NH, NO⁺, • NO, NO, Li, SO,•SO

в) NH₃ , NH, •NH, • CH₃, CH₄, L₂, C₂N₂, CN, Na⁺

Какими правилами вы руководствовались при распределении частиц по категориям?

52. Определите, осуществится ли химическая связь А—В, если в областях разрыхления и связывания находится заданное число электронов:

Вариант	а	б	в	г	д	е
Область разрыхления	0	1	0	1	2	3
Область связывания	1	1	2	2	2	2

Дайте мотивированный ответ.

53. Используя метод валентных связей, рассмотрите строение следующих частиц каждого набора:

а) Н и Н в) К и Cs

6)Na и Na г) Не и He

Какие из этих частиц являются гипотетическими и по каким причинам? В какой из реальных частиц каждого набора химическая связь будет прочнее? Ваши ответы проверьте по справочным данным,

54. Используя два способа описания ковалентной связи, а именно равноценный и донорно-акцепторный механизмы, изобразите схемы связи в частицах:

а) Н₂ в) F₂

б) Li₂ г)BF₃•NH₃

Укажите доноры и акцепторы электронных пар, участвующих в образовании ковалентной связи.

55. Используя справочные данные об энергии и длине химической связи, укажите, в какой из частиц каждого набора связь будет прочнее:

а) Н₂, Li₂,F₂, г) BeF₂, ВеС1₂, ВеВr₂

б) BF₃, ВСl₃, ВВr₃ в) NH₃, ND₃, Cl₃N

Как меняется длина связи в частицах в пределах каждого набора?

56. Рассмотрите изменение энергии связи водород - халькоген при увеличении порядкового номера халькогена. На основе этого предскажите, будет ли связь в полониде водорода Н₂Ро самой прочной или самой непрочной по сравнению со связями в других халькогеноводородах.

Как меняется длина связи в молекулах этих соединений по ряду от кислорода до полония?

57. С учетом одного из важнейших свойств ковалентной связи – насыщаемости предложите доводы, согласно которым существуют молекулы H₂ и F₂, но не образуются Н₃, Н₄, Н₅ и F₃, F₄, F₅.

58. Используя понятие о донорно-акцепторном механизме образования химической связи, составьте схему образования частиц BF и NH. Сформулируйте понятие о валентности. Укажите валентность бора в частицах BF₃, BF и азота в частицах NH^2– , NH, NH₃, и NH.

59. Сформулируйте понятие о - и -связывании (на примере молекулы N₂). Что такое кратные связи? Объясните это на примерах молекул этана, этилена и ацетилена. Охарактеризуйте причину направленности -связей и причину отсутствия направленности у -связей.

60. Укажите, какие из следующих частиц являются реальными, а какие – гипотетическими с точки зрения учения о строении молекул (метод валентных связей):

а) PF₃. PF₅, PF,PF г)Cl₂O,СlO₂, OF₂,OF₄

б) NF₃, NOF₃, NF₅ в) BeF₂, BeF, BeF

Дайте обоснованный ответ.

61. Руководствуясь тем, что кратные связи можно сравнивать по их энергии и длине, установите, для какого вещества в ряду CH₆ — С₂Н₄ — С₂Н₂, связь С—С: а) прочнее, б) длиннее.

62. Объясните причины, по которым химическая связь в молекуле F₂ менее прочная, чем связь в молекуле С1₂. Наблюдается ли аналогичное упрочнение связи в молекуле S₂ по сравнению со связью в О₂? При необходимости пользуйтесь справочными данными.

63. Объясните, почему для реакции образования HF из молекул простых веществ H° < 0, а для реакции образования NO в тех же условиях H° > 0. Можно ли a priori утверждать, что:

а) для реакции образования HF из атомов элементов H° < О

б) для реакции образования NO из атомов элементов H° > О

Ответ поясните.

64. Установите, можно ли получить катионы аммония, оксония, фосфония, сульфония и фторония взаимодействием соответствующих простых веществ (их можно брать в атомном состоянии).

65. В рамках метода молекулярных орбиталей объясните, почему существуют (или не существуют) следующие частицы:

а) Не,Не б) H,H

в)Н, Н г)Ne, Ne

66. Каким геометрическим формам отвечают частицы с sp-, sp²-, sp³-, sp³d- и sp³d²-гибридизацией орбиталей центрального атома? Дайте пространственные изображения этих форм. Ваши рисунки сверьте со справочными данными.

67. Известно, что в атомах бериллия и бора 2p-орбитали расположены вдоль осей х, у и z c углами между ними по 90°. Почему молекула BeF₂ линейная (а не угловая), а молекула BF₃ плоская (а не пирамидальная)?

68. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального атома и геометрическую форму следующих частиц:

a) SF₆, :NH₃, СО₂ в) SiCl₄, ::OF₂, • N0₂

б):SF₄, :SО₂,NО₂ г) CH₄, NH, H₂O::

Ваши ответы проверьте по справочным данным.

69. Изобразите геометрическое строение молекул диоксида и триоксида серы. Объясните, почему активность диоксида серы в реакциях присоединения значительно выше, чем у триоксида серы. Имеется ли в этом случае корреляция между строением молекул и реакционной способностью?

70. Назовите физическую причину существования полярных и неполярных связей. Как вы считаете, справедливо ли утверждение: если в молекуле АВ„ связи А—В полярные, то и сама молекула АВ также полярна? Ответ подтвердите на примере молекул BeF₂, BF₃, СН₄, NH₃, SF₆, H₂О, CО₂ и SО₂. Ваши ответы проверьте по справочным данным.

71. Степени окисления водорода и галогена в НГ (Г—F, Cl, Вr, I) равны +1 и –1 соответственно. Каковы по знаку и как меняются по значению эффективные заряды на атомах водорода и галогена в ряду галогеноводородов НГ? Как в том же ряду меняется степень ковалентности и степень ионности связей Н—Г?

72. Руководствуясь положением элемента в Периодической системе, расположите следующие вещества каждого набора в порядке возрастания степени ионности связи элемент — хлор:

а) ВС1₃, LiCl, CCl₄ в)СаС1₂, ВаС1₂, ВеС1₂

б) GeCl₄, BeCl₂, SbCl₅ г)BeCl₂, А1С1₃, MgCl₂

73. Расположите вещества каждого набора в порядке возрастания полярности связи:

а) BeF₂, CF₄, LiF, BF₃ в) Н₂O, СН₄, HF, NH₃

б) AsH₃, РН₃, NH₃, SbH₃ г) MgBr₂, SiBr₄, NaBr, AlBr₃

Аргументируйте ваши ответы.

74. По какой причине ионную связь называют предельным случаем ковалентной связи? Выполняется ли полностью электростатическая модель образования ионной связи в кристаллах CsF, Cs₂О и Cs₃N?

75. Пользуясь справочником, выпишите и сравните дипольные моменты частиц каждого набора:

а)СО₂, CSO в)BeF₂,SiF₂

б)CF₄, SF₄ г) PCl₃, PCl₅

Объясните, почему одни из указанных частиц полярные, а другие – неполярные.