Решение.

Чтобы установить какие связи присутствуют в молекуле надо изобразить ее структурную формулу. Исходя из того, что серная кислота является двухосновной (содержит две OH-группы), а атомы водорода и кислорода имеют постоянную валентность (I и II соответственно), структурная формула серной кислоты выглядит так:

Таким образом, в молекуле H₂SO₄ имеются 6 -связей (4 связи S  O и 2 связи O  H) и 2 -связи (S  O). Все связи являются ковалентными полярными, самыми непрочными являются -связи. Среди -связей самой непрочной является O  H, так как является наиболее поляризованной (x = 3,5  2,1 = 1,4). Этим объясняется сравнительная легкость отщепления протонов водорода H⁺ в водном растворе.

Атом серы суммарно образует 6 связей (4 -связи и 2 -связи) и валентность атома серы равна VI. Степень окисления серы определим по уравнению:

2(+1) + x + 4(2) = 0;

x = +6.

Таким образом, степень окисления серы равна +6.

Задание для самостоятельной работы

1. Определите, какие химические связи присутствуют в следующих соединениях: F₂, H₃PO₄, HClO₄, Ca(OH)₂, K₂SO₃, NH₄Cl, Сравните прочность связей, укажите валентность и степень окисления атомов P, Ca, S, N, F, Cl.

2. Как изменяется прочность связи в ряду: HF, HCl, HBr, HI? Как это сказывается на свойствах этих веществ?

3. Почему атомы Cl, Br, I могут образовывать соединения, проявляя степени окисления 1; +1; +3; +5 и +7, тогда как атом F проявляет только степень окисления 1?

Глава 6. Физико-химические основы протекания химических реакций

6.1. Основы химической термодинамики

Практически все химические реакции протекают с выделением или с поглощением теплоты. Тепловой эффект реакции обозначают буквой Q и измеряют в Джоулях (Дж) или в кДж.

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими (Q > 0).

Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называют эндотермическими (Q < 0).

Раздел науки, изучающий тепловые эффекты химических реакций, называется химической термодинамикой или термохимией.

Основу термохимии составляет закон Гесса:

Тепловой эффект реакции зависит только от природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов и не зависит от числа стадий процесса.

В настоящее время вместо понятия «тепловой эффект» используют термин «изменение энтальпии». В изобарных условиях (p = const) изменение энтальпии H равно:

H = U + pV.

(9)

где U  изменение внутренней энергии.

Это объясняется тем, что большинство химических реакций протекает при постоянном (в частности, атмосферном) давлении.

Энтальпию иначе называют теплосодержанием системы. В экзотермических реакциях теплота выделяется, теплосодержание понижается и H < 0. В эндотермических реакциях теплота, наоборот, поглощается, теплосодержание повышается и H > 0.

Таким образом, в изобарных условиях изменение энтальпии равно тепловому эффекту реакции, взятому с обратным знаком:

H = Qp.

(10)