Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

гтП

2Р

5 р 2 .

№оу

5Р2

Рис. 8. Определение типа гибридизации молекулы С02 и геометри­ ческие формы некоторых кислородсодержащих частиц

ной молекуле на атом другого элемента также происходит искажение геометрии и появление полярности, например в следующих производных неполярного метана СН4*: СН3С1, СН2С12, СНС13.

Полярность несимметричной по форме молекулы вытекает из^ полярности ковалентных связей между ато­ мами элементов с разной электроотрицательностью. Как отмечалось выше, происходит частичный сдвиг электрон­ ной плотности вдоль оси связи к атому более электро­

ческий заряд на.атомах). Чем больше разность электро­ отрицательностей элементов, тем выше абсолютное значе­ ние заряда 8 и тем более полярной будет ковалентная связь. '

В симметричных по форме молекулах (например, ВР3) «центры тяжести» отрицательного, (8—) и положительного

50

заряда (8 +) совпадают, а в несимметричный молекулах

(например, N113)-не совпадают: '

\

п , , п

н 6+

Вследствие этого в несимметричных молекулах образуется электрический диполь- разнесенные на некоторое расстояние в пространстве разноименные заряды, например в молекуле воды (рис. 9).

Химическая связь может возникнуть и при электроста­ тическом притяжении двух разноименных ионов-катиона и аниона, например, К + и I ”. Перекрывание атомных орбиталей в этом случае незначительно, и электронная плотность остается распределенной крайне неравномерно; недостаток чее будет у атома калия, а избыток-у атома иода.

.Такую связь (К+)—(1“) называют ионной связью и рассмат­ ривают как предельный случай ковалентной связи/ Общая пара электронов ионной, связи находится практически во владении у аниона. Обычно такая связь создается между атомами элементов с большой разностью их электроотри­ цательностей, например, в соединениях. СзР, ИаВг, К 20, КЪ28, 1л3К и др. Все эти соединения при комнатных условиях представляют собой .кристаллические вещества, Которые объединяют общим названием ионные кристаллы (кристал- ‘ лы, построенные из катионов и анионов).

Известен еще один вид связи, называемый металлической связью, в которЪй валентные электроны так непрочно удерживаются атомами, что фактически, не принадлежат конкретным атомам. Само название показывает, что такой -

О

•н

Рис. 9. Электрический диполь в молекуле воды:

а-полярность связей в молекуле; б -проекция на плоскость; в-условное изображение

тип связи осуществляется в металлах, например в твердом алюминии или в жидкой ртути; эти вещества характери­

образоваться не только ионные кристаллические решетки

(решетки ионных кристаллов типа КаС1), но также мо­ лекулярные и атомные. Так, твердой иод и. твердый диоксид углерода (сухой лед) имеют молекулярные решетки, в узлах которых находятся .молекулы 12 и С 0 2 соответственно, а алмаз и графит-атомные/решетки, имеющие в узлах /

атомы углерода С. й отличающиеся расположением этих > узлов в пространстве.

При изучении многих веществ былш обнаружены так называемые водородные связи. Например, молекулы НР в жидком фтороводороде связаны между собой водородной

и в твердом льду, а также молекулы/МН3 и Н20 между собой в межмолекулярном соединении- гидрате аммиака 14Н3 • Н20:

Водородная связь образуется за счет сил электростати­ ческого притяжения полярных молекул друг к другу, особен­ но когда они содержат атомы сильно электроотрицательных элементов (Р, О, 14); например, водородные связи образуют НР, Н20 и Т4Н3, но не образуют их аналоги НС1, Н28 иР Н 3.

Водородные связи малоустойчивы и разрываются до­ вольно легко. (например, при плавлении льда и кипении воды), но так как на разрыв этих связей требуется все же 'затратить 'некоторую дополнительную энергию, то темпе­ ратуры плавления и кипения веществ с водородными свя­ зями между молекулами оказываются значительно выше, чем у подобных веществ, но без водородных связей. На­ пример:

(в НР.и Н20 есть водородные связи, а в НС1 и Н28 их нет).

52

Многие органические соединения также образуют во­

6.1.Изобразите электронные формулы следующих молекул: С12, 1л2, Р2, НР, Н20 , РН3, СН4, Н20 2. Укажите полярные и неполярные связи. Определите валентность атомов и степень окисления эле­ ментов.

6.2.Проставьте степени окисления всех элементов в соеди­

нениях:

СО, С 02, ОР2, 8Ю2, Р4О10, ^ 65^ 1Р7, ИРз, С13М, С82, С(8)0), СС14; РС13, РВг5, СН4, С2Н6, С2Н4, С2Н2, Са281, 8Ь285, Т120 3,

щ а » Н§2С12, НзРО^ НСЮ3, НСЮ4, А1(ОН)3, АЮ(ОН), К2Сг20 7, Си(Ж)3)2, ИаНСОз, Со280 4{ОН)2, Ш 4Ж>3, 1ЧН41Ч02.

6.3. Проставьте степени окисления элементов в следующих ионах:

Какова валентность и степень окисления каждого атома в полу­ ченных частицах? Для случаев (б) и„(в) укажите донор и акцептор электронной пары. "

6.5. Составьте молекулярные формулы соединений между:'

а) кислородом в степени окисления (—11) и железом в степенях окисления ( + 11), (+Ш ) илич(+У 1);

6.6. Для следующих частиц/определите тип гибридизации атом­ ных орбиталей, изобразите и назовите геометрическую форму:

СС14, ВеР2, ВС13, 81Р4, 8еР4, 8еР6, ОР2, РС13, РС#, РС15, РС1;/А1Р3, * А1р ;, А1Р2-, н 3о +, р н ;, 8Ю4~, N0 ;, N0 ; , с ю ;, с ю ; .

Укажите, бу^ут ли нейтральные частицы (молекулы) полярными или неполярными.

6.7. В соответствии с положением элементов в Периодической системе составьте молекулярные формулы 1ионного фторида и ковалентного оксида, имеющие наименьшие молярные массы. В этих соединениях рассчитайте массовую долю фтора и кислорода. Для ковалентного оксида определите его истинную формулу в

. 53

жидком состоянии, если йстинная молярная масса равна 72 г/моль,

системе, составьте молекулярную формулу ионного, соединения. азота с некоторым элементом, имехЬщим наименьшую молярную массу. Известно, что при взаимодействии этого соединения с горячей водой образуются гидроксид элемента и некоторый газ, плотность которого по водороду равна 8,5. Определите молекулярную фор­ мулу газа. Ответ: 1л3М, газ КН3. "

7. ОБЩИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Раствор^. Растворители и растворенные вещества. Состав растворов. Массовая доля и молярная концентрация растворенного вещества. Приготовление растворов заданного состава.

Процесс растворения твердых веществ в воде. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Растворимость веществ.

. Хорошо растворимые, малорастворимые и практически нераствог римые вещества. Разбавленные и концентрированные растворы.

Тепловые эффекты при растворении. Химическая теория рас­ творов Д. И. Менделеева.- Гидратация растворенного вещества. Кристаллогидраты.

Раствором называют гомогенную систему, состоящую из ^ двух или более веществ, содержание которых можно изменять

в определенных пределах без нарушения однородности. Жидкие растворы (в дальнейшем будем говорить просто

«растворы») состоят из жидкого растворителя (чаще всего

раствореннЬго вещества в виде массовой доли или молярной

Масса раствора равна сумме масс растворенного вещества и воды:

Массовую долю растворенного вещества выражают в долях единицы или в процентах. Например, если в 100 г раствора находится 1 г КВг, то и>КВг = 0,01 (1%). Такой раствор называют однопроцентным. .

Для приготовления 100 г 1%-го раствора КВг смешивают 1 г этой соли и 99 г воды. Поскольку плотность воды при

54