Задача 4.

На основании теории гибридизации определить тип гибридизации валентных орбиталей центрального атома и пространственную конфигурацию следующих молекул и ионов: BeCl₂, BF₃, CO₂. Полярными или неполярными являются молекулы?

РЕШЕНИЕ.

Молекула BeCl₂. Электронные формулы и распределение валентных электронов по атомным орбиталям для атомов бериллия и хлора можно представить следующим образом:

₄Ве…..2s² ₁₇Cl… 3s²3p⁵

Для образования двух -связей (по числу атомов хлора) атом бериллия переходит в возбужденное состояние:

₄Ве^* - 2s¹2p¹

Все валентные электроны бериллия используются для образования -связей, орбиталей с несвязывающими электронами нет: Cl Be Cl

Комбинация одной s – и одной р-орбиталей приводит к образованию двух гибридных орбиталей, расположенных под углом 180⁰. Атом бериллия находится в состоянии sp-гибридизации, а молекула BeCl₂ имеет линейную структуру. Дипольные моменты связей направлены в противоположные стороны, равны по величине и, следовательно, компенсируют друг друга. Суммарный дипольный момент равен нулю, и молекула, в целом, неполярна.

Схема перекрывания электронных облаков:

156

Молекула bf3 . Электронная формула атома бора 5b - 2s22p1. При образовании трех -связей атом бора переходит в возбужденное состояние

₅B^* - 2s¹2p²

Все валентные электроны бора используются на образование -связей, несвязывающих электронов нет. Атом бора находится в состоянии sp²- гибридизации. Молекула имеет пространственную форму треугольника с валентным углом равным 120⁰. Суммарный дипольный момент молекулы равен нулю, молекула неполярна

Молекула СО₂ . Атом углерода образует четыре ковалентные связи с атомами кислорода: две - и две  -связи.

 

О СО

 

Для образования четырех связей по обменному механизму атом углерода переходит в возбужденное состояние:

₆С^* - 2s¹2p³

Электронная формула валентных орбиталей кислорода

₈О – 2s²2p⁴

В образовании -связей участвуют одна s- и одна р-орбиталь атома углерода, т.е. имеет место sp- гибридизация валентных орбиталей.

Не задействованные в образовании -связей две одноэлектронные р-орбитали углерода не участвуют в гибридизации («чистые» орбиталии ) и образуют две  -связи с р-электронами атомов кислорода. Молекула СО₂ имеет линейную структуру, валентный угол равен 180⁰, дипольный момент молекулы равен нулю. _{μ1 μ2}

О

157

Задача 6.

На основании метода локализованных электронных пар определить пространственную конфигурацию молекул СН₄; NH₃; H₂O. Объясните характер изменения валентных углов НЭО в ряду СН₄ (109,5⁰), NH₃ (107,3⁰), H₂O (104,5⁰). Каким типом гибридизации описывается пространственная конфигурация этих молекул? Полярны или неполярны эти молекулы? Рассмотрите конфигурацию этих молекул с позиции теории гибридизации. Объясните влияние неподеленной электронной пары на пространственную конфигурацию этих молекул.