Молекулы О₂, Н₂ имеют ковалентную неполярную связь, а СО₂ – ковалентную полярную (хотя, на самом деле, молекула О=С=О в целом неполярная, т. к. она линейная и дипольные моменты С=О компенсируют друг друга). Таким образом, они слабо поляризуются, а значит между атомами одной молекулы связь значительно сильнее чем между отдельными молекулами. Поэтому, для образования жидкости или кристалла молекулы вещества нужно очень сильно замедлить.
2. Приведите по два примера соединений с полярной и неполярной ковалентной связью.
Водородные соединения фосфора – РН₃, азота – NH₃. Азот более электроотрицательный элемент по сравнению с фосфором, поэтому образует с водородом более прочную связь.
6. Напишите структурные формулы иона аммония и молекулы пероксида водорода.
10. В чем заключается сущность донорно-акцепторного механизма образования химической связи? Приведите не менее трех примеров соединений, связь в которых образована по этому механизму.
Сущность заключается в том, что ковалентная связь образуется в результате перехода уже существующей электронной пары донора (поставщика электронов) в общее пользование донора и другого атома – акцептора, предоставляющего для этой пары свободную орбиталь.
Примеры: NH₄, NH₄Cl, Н₃О.
11. Дайте характеристику водородной связи. В каких случаях возможно ее образование? Приведите примеры.
Водородная связь – связь между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы. Водородная связь имеет частично электростатическую, частично донорно-акцепторную природу.
Водородные связи могут образовываться в тех случаях, когда атом водорода связан с электроотрицательным атомом, который смещает на себя электронной облако, создавая тем самым на водороде положительный заряд δ+.
Примеры: Н₂О, HF, HCl, HBr, HI.
12. Сопоставьте разности электроотрицательностей элементов в гидридах щелочных металлов от лития к цезию. Как изменяется природа связи в гидридах?
Щелочны́е мета́ллы — элементы 1-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы I группы): литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr, унуненний Uue.
Химические формулы для сравнения: LiH, NaH, KH, RbH, CsH.
Электроотрицательности элементов по Полингу: H – 2.1, Li – 1.0, Na – 0.9, K – 0.8, Rb – 0.8, Cs – 0.8.
Разности электроотрицательностей:
ΔX (LiH) = 2.1 – 1.0 = 1.1
ΔX (NaH) = 2.1 – 0.9 = 1.2
ΔX (KH) = 2.1 – 0.8 = 1.3
ΔX (RbH) = 2.1 – 0.8 = 1.3
ΔX (CsH) = 2.1 – 0.8 = 1.3
От лития к цезию разность электроотрицательностей возрастает. Природа связи от лития к цезию движется от ковалентной полярной в сторону ионной. При разности электроотрицательностей элементов 1.7 и выше связь считается ионной. Прочность связи от лития к цезию падает.
13. Как изменяется полярность в ряду молекул: а) HF; HCl, HBr, HI; б) NH3, PH3, AsH3?
а) Электроотрицательности элементов по Полингу: H – 2.1, F – 4.0, Cl – 3.2, Br – 3.0, I – 2.7.
Поскольку в ряде (а) электроотрицательность элементов справа (F, Cl, Br, I, т. е. тех, что перетягивают на себя электронное облако) падает, стало быть и общие пары электронов все больше смещаются к водороду, связь при этом становится прочнее.
б) Электроотрицательности элементов по Полингу: H – 2.1, N – 3.0, P – 2.2, As – 2.0.
В данном случае полярность направлена к водороду. Общие пары электронов по ходу ряда все больше смещаются к водороду.
14. У какого соединения температура плавления ниже: Br2 или I2, NaF или KF, LiCl или CCl4, C4H9OH или C5H10?
1) Оба элемента имеют ковалентную неполярную связь и молекулярную кристаллическую решетку. Йод подвергается возгонке (переход из твердого состояния сразу в газообразное).Температура плавления ниже у брома.
2) Оба элемента имеют ионную связь и ионную кристаллическую решетку. У KF температура плавления ниже, т. к. Na более электроотрицателен, а значит и разность электроотрицательностей с фтором ниже, связь крепче, температура плавления выше.
3) CCl₄ имеет молекулярную кристаллическую решетку, а LiCl – ионную, ионная прочнее, значит у CCl₄ температура плавления ниже.
4) У C₄H₉OH температура плавления ниже, т. к. присутствуют водородные связи.
15. Приведите примеры молекул (не менее 5), в которых степени окисления атомов и их валентности не совпадают.
5) Водород H₂ (Н-Н) – с.о. водорода 0, валентность водорода – I.
16. Почему для атомов фосфора, серы и хлора максимальная валентность совпадает с номером группы, а для атомов азота, кислорода и фтора она меньше номера группы?
Валентность определяется числом неспаренных электронов атома в основном или возбужденном состоянии, участвующих в образовании общих электронных пар с электронами других атомов.
Таким образом, в атомах P, S и Cl в возбужденном состоянии спаренные электроны на внешнем уровне могут разделяться (т. к. для них есть свободные орбитали), тогда их валентности будут равны 5, 6 и 7 соответственно.
Для атомов N, O и F характерны валентности 3, 2 и 1 соответственно.