- •Методические указания Красноярск 2004
- •Печатается по решению Редакционно-издательского совета университета
- •660074, Красноярск, ул. Киренского, 28
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 4.
- •Пример 5.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Задания
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 4.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Пример 5.
- •Пример 6.
- •Пример 9.
- •Пример 10.
- •Пример 11.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Пример 5.
- •Пример 6.
- •Пример 9.
- •Пример 10.
- •Пример 11.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Задания
- •Пример 2.
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Пример 5.
- •Пример 6.
- •Пример 7.
- •Пример 10.
- •Задания
- •Органические соединения. Полимеры
- •Стандартная энергия Гиббса образования
- •Константы диссоциации слабых электролитов
- •Растворимость солей и оснований в воде
- •Ряд стандартных электродных потенциалов металлов
- •Оглавление
Пример 2.
Почему энергия двойной связи С = С (613,2 кДж) не равна удвоенному значению энергии одинарной связи С С (348,6 кДж)?
Решение.
Энергия связи в значительной мере зависит от способа перекрывания электронных облаков при образовании связи. Если область перекрывания лежит на линии связи это -связь. Если область перекрывания электронных облаков перпендикулярна линии связи, то это -связь. - и -связи неравноценны по энергии, прочнее -связь. Соединяющиеся атомы не могут образовывать между собой более одной -связи. Поэтому одинарная связь СС – это одна -связь с энергией 348,6 кДж. -связь двойной связи С=С равна 264,6 кДж, поэтому энергия двойной связи С=С не равна удвоенному значению одинарной связи СС.
Пример 3.
Как изменяется полярность связи и прочность молекул в ряду HF, HCl, HBr, HI?
Решение.
Если ковалентная связь образована при взаимодействии разных атомов, то электронное облако связи всегда смещается к атому с большей относительной электроотрицательностью и связь будет полярной, т. е. полярность связи зависит от электроотрицательности атомов. Чем больше разность относительных электроотрицательностей, тем полярнее связь. Элементы F, Cl, Br, I находятся в одной группе периодической системы Д. И. Менделеева. В группе электроотрицательность сверху вниз падает, значит, самый электроотрицательный элемент фтор и поэтому связь в молекуле будет самой полярной.
Приведенные в условии задачи молекулы двухатомны, и прочность их определяется прочностью связи водород-галоген. Прочность же связи при прочих равных условиях зависит от длины связи, т. е. от радиуса атома галогена. По группе сверху вниз радиусы атомов увеличиваются, длина связи галогена с водородом растет, а прочность связи соответственно падает, так как чем длиннее связь, тем она менее прочна. Уменьшается и прочность молекул.
Пример 4.
Какие химические связи имеются в ионах [NH4]+, [BF4] ?
Решение.
Напишем валентные электроны взаимодействующих атомов:
N 2s2 2p3,
B 2s2 2p1,
F 2s2 2p5,
H 1s1.
При образовании молекулы аммиака (см. пример 3.1) атом азота не исчерпал все валентные возможности, так как у него осталась свободной ещё одна пара электронов. При взаимодействии с ионом водорода H+, имеющего незанятую 1s-орбиталь, образуется ещё одна ковалентная связь:
NH3 + H+ [NH4]+.
Такая ковалентная связь, когда атом-комплексообразователь (азот) предоставляет для образования связи пару электронов, а атом-лиганд (водород) свободную орбиталь, называется дативной.
Для образования молекулы BF3 атом бора переходит в возбужденное состояние с тремя неспаренными электронами:
B 2s2 2p1 B* 2s1 2p2.
Три образующихся гибридных облака (sp2-гибридизация) перекрываются с тремя p-облаками трех атомов фтора и получается молекула BF3. Но у атома бора остается свободная орбиталь, а у иона фтора имеются свободные электронные пары (F0 + 1 = F) Поэтому в ионе [BF4] четвертая ковалентная связь образуется по донорно-акцепторному механизму:
BF3 + F [BF4].
Атом бора комплексообразователь дает для связи пустую орбиталь (акцептор), а ион фтора лиганд, дает пару электронов (донор).
Итак, в ионах [NH4]+ и [BF4] четыре ковалентные связи образованы разными способами:
а) одноэлектронный 1:1,
б) дативный 2:0,
в) донорно-акцепторный 0:2.
Первая цифра указывает число электронов комплексообразователя, вторая лиганда.
Все четыре связи одинаковы по энергии, длине и другим параметрам, т. е. это не новый тип связи, а разные механизмы образования одной ковалентной связи.