Структура молекулы Н₂S – угловая, векторная сумма дипольных моментов связи m_св имеет вид:

Векторная сумма дипольных моментов связи m_св характеризует

электрический момент диполя молекулы m_м:

m_м = Sm_св ¹ 0, следовательно, молекула Н₂S в целом полярная.

Рассмотрим механизм образования молекулы RuCl₂.

В молекуле RuCl₂ образуются две ковалентные связи.

В атоме хлора Cl имеется неспаренный электрон на р-орбитали для образования связи.

В атоме рутения Ru неспаренных электронов на последнем электронном уровне нет. Атом рутения переходит в возбужденное состояние Ru*. Возбужденный атом рутения для образования двух ковалентных связей с двумя атомами хлора предоставляет два неспаренных электрона, находящихся на разных орбиталях: один – на s-орбитали, другой – на р-орбитали, т.е. имеет место sр-гибридизация атомных орбиталей рутения.

R u…4d⁶5s²

С l …3s²3р⁵

Ru*…4d⁶5s¹5p¹

Сl …3s²3р⁵

Пространственная структура молекулы RuCl₂ линейная, угол между связями 180⁰ .

Cl Ru Cl

Атомы хлора и рутения имеют разное значение электроотрицательности:

ЭО(Cl) = 3,0 и ЭО(Ru) = 2,2. Таким образом, DЭО ¹ 0 т.е. связь полярная, электрический момент диполя связи m_св ¹ 0.

Структура молекулы RuCl₂ – линейная, векторная сумма дипольных моментов связи m_св имеет вид:

m_св ←→ m_св

Векторная сумма дипольных моментов связи m_св характеризует

электрический момент диполя молекулы m_м:

m_м = Sm_св = 0, следовательно, молекула RuCl₂ в целом неполярная.

3. Для системы, состоящей из:

а) М1 --- М1; б) М1 --- М2; в) М2 --- М2,

укажите возможные виды межмолекулярного взаимодействия и дайте их краткую характеристику.

Основные виды взаимодействия между молекулами – вандерваальсовы силы, водородные связи, донорно-акцепторное взаимодействие.

Вандерваальсовы силы включают в себя три составляющие: ориентационное, индукционное, дисперсионное.

Ориентационное взаимодействие Е_ор возникает между диполями полярных молекул.

Индукционное взаимодействие Е_инд возникает при воздействии диполей на неполярные молекулы, которые при этом превращаются в индуцированные диполи.

Дисперсионное взаимодействие Е_дисп возникает между неполярными молекулами в результате появления мгновенных диполей при движении молекул.

Межмолекулярные водородные связи возникают между полярными молекулами, содержащими атом водорода.

Межмолекулярное донорно-акцепторное взаимодействие происходит, если одна из двух молекул имеет атом со свободными орбиталями, а другая – атом с парой неподеленных электронов.

Для системы, состоящей из:

а) H₂S --- H₂S. Молекулы H₂S – полярны, содержат водород, в результате, возможные виды межмолекулярного взаимодействия: ориентационная, индукционная, дисперсионная составляющие Вандерваальсовых сил, а также межмолекулярные водородные связи.

б) H₂S --- RuCl₂. Молекулы H₂S – полярны, молекулы RuCl₂ –неполярны, в результате, возможные виды межмолекулярного взаимодействия: индукционная, дисперсионная составляющие Вандерваальсовых сил.

в) RuCl₂ --- RuCl₂. Молекулы RuCl₂ – неполярны , в результате, единственный вид межмолекулярного взаимодействия – дисперсионная составляющая Вандерваальсовых сил.

ЗАДАЧА 2. Комплексные соединения.

Например, дано комплексное соединение Na₂[Ni(NO₂)₄].

1. Определите заряд комплексного иона. Укажите комплексообразователь и его заряд; лиганды; координационное число.

В комплексном соединении Na₂[Ni(NO₂)₄] внешняя сфера состоит из двух ионов натрия Na⁺; заряд комплексного иона [Ni(NO₂)₄]^{2 -}

Z = -2, это - анионный комплекс.

Комплексообразователь в данном комплексном ионе – Ni²⁺;

лиганды – NO₂^- ; координационное число n =4.

2. Покажите механизм образования связей в комплексном ионе. Определите тип гибридизации, реализующейся при образовании связей, пространственную структуру комплексного иона.

Определите, является данный комплекс диамагнетиком или парамагнетиком.

Механизм образования связей в комплексном ионе – донорно-акцепторный.

донорно-акцепторный механизм образования связи (по методу ВС)

А + В → АВ

Роль донора (поставщика пары электронов) играет лиганд, акцептором (принимает электроны на вакантные орбитали) является комплексообразователь.

В комплексном ионе [Ni(NO₂)₄]^{2 –} : акцептор – ион Ni²⁺ , доноры – ионы NO₂^-.

Электронная формула комплексообразователя: Ni²⁺ … 3d⁸4s⁰.

Лиганды – NO₂^- - лиганды сильного поля, следовательно, под их воздействием электроны на 3d -подуровне в ионе Ni²⁺ максимально спариваются. Распределение электронов комплексообразователя и лигандов по орбиталям:

:NO₂ :NO₂ :NO₂ :NO₂

Ni²⁺ 3d 4s 4p

Неподеленные пары электронов 4-х лигандов NO₂^- заполняют

четыре гибридизованные свободные орбитали (одну 3d- , одну 4s- , две 4p- ) иона комплексообразователя Ni²⁺ . При образовании связей происходит dsp² - гибридизация, пространственная структура комплексного иона [Ni(NO₂)₄]^{2 -} – плоский квадрат .

В комплексном ионе [Ni(NO₂)₄]^{2 -} нет неспаренных электронов, следовательно, данный комплекс является диамагнетиком.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО:

Гибридизация. Форма гибридной орбитали:

Схема sр -гибридизации Схема sр²-гибридизации

Схема sр³-гибридизации

Рассмотрим примеры:

Молекула ВН₃

В… 2s²2p¹ Þ В^* …2s¹2p² H …1s¹

H 1s¹ H 1s¹ H 1s¹

sp²–гибридизация АО бора В; 3 s - связи, Ð 120° ,

ЭО_B =2,0 , ЭО_H = 2,1 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, m_св ¹ 0

структура молекулы - плоский треугольник.

m_мол = Sm_св = 0 Þ молекула ВН₃ - неполярная.

Молекула SnCl₄

Sn …5s²5p² Þ Sn^* …5s¹5p³ Cl … 3s²3p⁵

Sn^* …5s¹5p³

Cl 3s²3p⁵ Cl 3s²3p⁵ Cl 3s²3p⁵

sp³–гибридизация АО Sn (s-АО и 3 р-АО)

структура молекулы Þ тетраэдр, 4 s - связи , Ð 109,3⁰

ЭО_Cl =3,0 , ЭО_Sn = 1,8 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, m_св ¹ 0.

m_мол = Sm_св = 0 Þ молекула SnCl₄ - неполярная.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО:

Комплексное соединение: [A^+(m-n)(B)_n]^±mD_m

K[Ag(CN)₂] Fe(H₂O)₆]Cl ₂ [Cu(NH₃)₄]SO₄

комплексный ион: [A^+(m-n)(B)_n]^±m

анионы – [Ag(CN)₂]^- , катионы – [Cu(NH₃)₄]²⁺ , [Fe(H₂O)₆]²⁺

ВНУТРЕННЯЯ СФЕРА (комплекс)

комплексообразователь лиганды

центральный ион A^+(m-n) молекулы B или ионы B^-

ПРИМЕР :

комплексные ионы: [Ag(CN)₂]^- [Cu(NH₃)₄]²⁺

комплексообразователи: Аg⁺ Cu²⁺

лиганды: CN ^- NН₃

координационные числа: 2 4

Если комплексообразователь – d^1-9-элемент:

орбитали лигандов, взаимодействуя с орбиталями комплексообразователя, оказывают влияние на состояние его электронов на d- орбиталях. Þ Неспаренные электроны, испытывая отталкивание от электронных пар лигандов, могут спариваться, переходя на более дальние от лигандов d-орбитали центрального атома.

Электроны на d-подуровне комплексообразователя максимально спариваются под действием лигандов сильного поля.

При действии лигандов слабого поля расположение электронов на d - подуровне не меняется.

Для 3d-элементов - спектрохимический ряд лигандов

в порядке возрастания силы поля:

слабое поле среднее поле сильное поле

I^-< Br ^-< Cl^- < ОН^- < F^- < H₂O < NCS^- < NH₃ < NO₂^- < CN^- < CO

Для 4d- , 5d - элементов – все лиганды являются сильными.

Возможные типы гибридизации при образовании комплексов

Примеры:

1. Комплекс [Fe(Н₂О)₆]²⁺

Комплексообразователь Fe²⁺: 3d⁶4s⁰.

Лиганды Н₂О - лиганды среднего поля, а для Fe²⁺ (низшая степень окисления) они относятся к слабым.

:Н₂О:Н₂О:Н₂О:Н₂О:Н₂О:Н₂О

Fe²⁺

3d 4s 4p 4d

sp³d² -гибридизация орбиталей,

структура комплекса - октаэдр.

2. Комплекс [Fe(CN)₆]^4-

Комплексообразователь Fe²⁺: 3d⁶4s⁰.

Лиганды CN ^- - лиганды сильного поля,

:CN^-:CN^-:CN^-:CN^-:CN^-:CN^-

Fe²⁺

3d 4s 4p

d²sp³-гибридизация орбиталей, структура комплекса - октаэдр.

Наличие в комплексном соединении неспаренных электронов определяет магнитные свойства вещества.

Если в комплексном ионе нет неспаренных электронов - данный комплекс является диамагнетиком. (Комплекс [Fe(CN)₆]^4-).

Если в комплексном ионе есть неспаренные электроны - данный комплекс является парамагнетиком. (Комплекс [Fe(Н₂О)₆]²⁺).