Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова (1154110), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Наличие двух неспаренных электронов сообщает этой молекуле парамагнитные свойства. В молекуле С2 все электроны спарены,следовательно, эта молекула диамагнитна.Задача 2.10. Определите порядок и полярность связив молекуле НF, если энергия ионизации Н составляет13,6 эВ, а фтора — 17,42 эВ.110ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИР е ш е н и е. Поскольку ионизационный потенциалфтора больше ионизационного потенциала водорода, то 2рорбитали фтора отвечают меньшему уровню энергии, чем1sорбитали водорода. Вследствие еще большего различияв энергиях 1sорбитали водорода и 2sорбитали фтора некомбинируются.
Изза различной симметрии относительно оси связи 2ру–2рzорбитали атома фтора также не комбинируются с 1sорбиталью водорода.Таким образом, 2s, 2ру и 2рzорбитали фтора переносят без изменения в молекулу НF и считают их несвязывающими молекулярными орбиталями. Сязывающие иразрыхляющие МО образуются из 1sорбитали водорода и2рхорбитали фтора.Энергетическая диаграмма атомных и молекулярныхорбиталей следующая:Число электронов на связывающих орбиталях равно 2,на разрыхляющих — 0, следовательно, порядок связи равен 1. Электроны на несвязывающих орбиталях практически не вносят вклада в образование связи и не учитываются при оценке ПС.Связывающие орбитали по энергии ближе к орбиталямболее электроотрицательного атома, разрыхляющие —к орбиталям менее электроотрицательного атома.
Различие в энергии исходных атомных орбиталей определяетполярность связи.Линейная молекула НF имеет большой дипольныймомент. Это объясняется тем, что энергия двух электронов на связывающей sсв 1s2рхМО ближе по энергии к соответствующей АО фтора, чем к АО водорода, а также наличием заселенных электронами несвязывающих МО вполе ядра атома F. В результате наблюдается концентраГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ111ция электронного заряда в поле ядра атома F. Результат,получаемый по теории метода МО, согласуется со смещением электронной плотности к атому фтора в соответствиис их разностью электроотрицательностей (у фтора ЭО = 4;у водорода ЭО = 2,1).Задача 2.11. Объясните закономерность увеличениятемпературы кипения в ряду бинарных соединений NH3,HF, H2O.Р е ш е н и е.
В данном ряду между молекулами веществ, кроме вандерваальсовых сил действуют водородные связи, образованные между атомом водорода и атомом электроотрицательного элемента (N, F, O). Меньшуютемпературу кипения в молекуле аммиака по сравнению сводой можно объяснить образованием менее прочных водородных связей между его молекулами. Это связано с тем,что азот менее электроотрицателен, чем кислород и имееттолько одну неподеленную пару электронов, способнуюоттягивать протон от соседних молекул в отличие от кислорода, имеющего две неподеленные пары электронов.Молекулы HF так же не столь прочно связаны водородными связями, как молекулы воды, несмотря на большоезначение электроотрицательности фтора и наличие у неготрех неподеленных пар электронов.
Объясняется этот факттем, что у молекулы HF, в отличие от Н2О только одинатом водорода способен образовывать водородные связи.Задача 2.12. Определите заряд комплексообразователя в комплексном соединении K4[Fе(СN)6].Р е ш е н и е. Внешняя сфера комплексного соединенияK4[Fе(СN)6] состоит из четырех катионов калия (K+), следовательно, ее общий заряд составляет (4+).
Отсюда следует, что заряд комплексааниона равен (4–), т. е. [Fе(СN)6]4–.Степень окисления комплексообразователя рассчитывается следующим образом:–4 = х + 6(–1);х = +2,т. е. Fe2+.Задача 2.13. Определить тип гибридизации АО комплексообразователя и пространственное строение комплекса [НgCl4]2–.112ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИР е ш е н и е. Электронная конфигурация иона комплексообразователя Нg2+: 5d106s0. Если на dподуровнецентрального атома нет электронов или имеется десятьэлектронов, то в таких случаях dэлектроны не оказывают влияния на положение, занимаемое лигандами, и геометрическое строение комплексов достаточно хорошо описывается методом ВС.Химическая связь в данном комплексе образуется подонорноакцепторному механизму, т. е.
каждый из четырех лигандовдоноров (4Cl–) предоставляет по одной неподеленной паре электронов, а комплексообразователь —акцептор (Нg2+) — свободные АО: одну 6s и три 6рАО.В образовании химической связи участвуют разные АО(одна — s и три — рАО), следовательно, имеет место sр3гибридизация АО, в результате которой ковалентные связи направлены к вершинам тетраэдра и ион [НgCl4]– имеет тетраэдрическую структуру.Задача 2.14. Определите тип гибридизации АО комплексообразователя и структуру комплексного иона [SnF6]2–.Р е ш е н и е. Электронная формула комплексообразователя Sn4+ — 5s05p05d0, т. е.
на внешней оболочке имеются вакантные 5s, 5р и 5dорбитали, которые предоставляются для образования связи с лигандами F– (2s22p6),имеющими неподеленные пары электронов. Образуетсяшесть ковалентных связей, сформированных по донорноакцепторному механизму.На рисунке пунктирными стрелками обозначены неподеленные пары электронов лигандов. При образованииГЛАВА 2.
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ113комплекса, как видно из рисунка, происходит sp3d2гибридизация АО комплексообразователя Sn4+ и пространственная конфигурация комплекса становится октаэдрической.Задача 2.15. Составьте энергетическую диаграмму образования связей в комплексе [Fе(СN)6]4– и указать типгибридизации орбиталей центрального атома. Обладает ликомплекс магнитными свойствами?Р е ш е н и е. Электронная конфигурация комплексообразователя Fе2+: 3d64s04р04d0. Монодентатные лигандыСN– создают сильное поле (см.
спектрохимический ряд) иобразуют шесть sсвязей, предоставляя неподеленные парыэлектронов атомов углерода на свободные атомные орбитали центрального иона Fе2+. Под действием поля шестилигандов энергия 3dорбиталей комплексообразователярасщепляется, dэлектроны спариваются и заселяют 3deорбитали с более низкой энергией. Энергетическая диаграмма комплекса:Свободные 3dg,4s и 4pорбитали подвергаются d2sp3гибридизации, что определяет октаэдрическую пространственную структуру комплекса.Комплекс находится в низкоспиновом состоянии иявляется парамагнетиком, так как на 3deорбиталях имеется один неспаренный электрон.114ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИЗадача 2.16. Составьте энергетическую диаграмму образования связей и определите тип гибридизации в комплексе [Au(NH3)4]3+.Р е ш е н и е. Комплексообразователь — Au3+ имеет следующую электронную формулу 5d86s06p06d0. ЛигандыNH3 монодентатны, образуют четыре sсвязи, предоставляя неподеленные пары электронов атома азота. Так каккомплексообразователь является 5dэлементом, то можно считать, что лиганды создают сильное поле и, следовательно, реализуется плоскоквадратное расщепление орбиталей. Энергетическая диаграмма:Происходит dsp2гибридизация АО. Комплекс имеетплоскоквадратную структуру и является низкоспиновымдиамагнетиком.Задача 2.17.
Составьте энергетическую диаграмму образования связей в комплексе [NiCl4]2– и укажите тип гибридизации.Р е ш е н и е. Электронная формула комплексообразователя Ni2+ — 3d84s04p04d0.Лиганды Cl– монодентатные, образуют четыре scвязии являются лигандами слабого поля, следовательно, будет наблюдаться тетраэдрическое расщепление dАО.Энергетическая диаграмма:Происходит d2spгибридизация АО комплексообразователя. Комплекс имеет тетраэдрическую структуру и является высокоспиновым парамагнетиком.ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ115ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ2.1.
Напишите электронные конфигурации основныхи возбужденных состояний атомов фтора, астата, аргона.2.2. Определите все валентные состояния атомов марганца и вольфрама.2.3. Объясните, почему максимальная валентность фосфора может быть равной пяти, а у азота такое валентноесостояние отсутствует?2.4. Что является причиной образования любой химической связи? Каким энергетическим эффектом сопровождается этот процесс?2.5. Может ли длина связи быть равной сумме радиусов двух атомов, которые ее образуют?2.6. Как влияет размер атомов на длину и энергию образующейся между ними связи?2.7. При каких условиях образуются p и dсвязи?2.8.
Какая из связей: Са–Н, С–S, О–Cl является наиболее полярной? К какому из атомов смещено молекулярное электронное облако?2.9. Какой тип связей формируется в галогенидах щелочных металлов?2.10. Объясните, почему молекула Cl2 неполярна, аICl — полярна?2.11. Как влияет увеличение кратности связи на ееэнергию и длину?2.12.
Объясните донорноакцепторный механизм образования ковалентной связи на примере иона фосфония PH41 .2.13. Почему использование гибридных орбиталей предпочтительнее, чем обычных (негибридизированных) орбиталей при образовании химических связей?2.14. Определите взаимосвязь между такими параметрами, как направленность связи и гибридизация орбиталей, направленность связи и валентный угол, энергия связи и полярность, энергия связи и гибридизация.2.15. Каково взаимное расположение электронных облаков при sр2гибридизации? Приведите примеры соединений с таким типом гибридизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
