химический каталог




Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы

Автор Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин

что молекула СС14 имеет тетраэдрическую форму с атомами С], расположенными в вершинах фигуры, и атомом углерода — в ее центре (рис. 3.2).

Химиками разработан метод изображения трехмерных структур в плоскости, на листе бумаги — этот метод использован на рисунке 3.2. Связи, лежащие в плоскости листа, изображают обычным образом, сплошными линиями. Связи, направленные от нас, за плоскость листа бумаги, изображаются пунктирными линиями. Связи, направленные от листа бумаги к вам, изображаются клинообразными линиями.

Тетраэдр Молекула СС14

Рис. 3.2. Молекула СС14 имеет тетраэдрическую форму

Любой атом углерода, имеющий четыре одинарные связи, имеет тетраэдрическое расположение связей, и, следовательно, валентный угол X—С —X (X = Н, F, С1, Вг и т. д.) в соответствующих молекулах всегда равен 109°28'. Так, например, на рисунке 3.3 изображена молекула этана, в которой оба атома С имеют тетраэдрическое расположение связей. Теоретическое обоснование структуры подобных молекул впервые было предложено Л, Полингом на базе гибридизации атомных орбиталей — в данном случае в атоме углерода реализуется яр3-гибридизация (см. также следующую задачу).

Задача 3.4. Обоснуйте пространственную структуру следующих молекул: AlClg, BeF2, РН8.

Решение. Хлорид алюминия А1С18. Пространственная структура этой молекулы определяется тем, что при образовании связей А1—С1 происходит гибридизация одной а- и двух р-орбиталей атома А1 (зрЗ-гибридизация), при этом образуются три одинаковые яр2-гибрид-ные орбитали, расположенные под углом 120е друг к другу. Таким образом, А1С18 — плоская молекула с углом 120° между связями.

Фторид бериллия BeF2. При образовании молекул типа ZnX2, ВеХ2 (X — галоген или водород) происходит ер-гибридизация орбита-лей центрального атома и возникают химические связи, направленные под углом 180° друг к другу. Молекулы данного типа линейны.

2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 35 Глава 3. Химическая связь, строение и свойства молекул

Фосфин РН8. При образовании связей Р — Н происходит гибридизация одной 8- и трех р-орбиталей атома фосфора; три вр3-гибрид-ные орбитали участвуют в образовании трех связей Р — Н, а четвертая орбиталь занята неподеленной электронной парой. Молекула имеет форму треугольной пирамиды с атомом фосфора в вершине. Значение угла между связями Р — Н существенно отличается от характерного для 5р3-гибридизации значения 109°28'— она равна 94° (чем это объясняется? — см. с. 96 [Куэьменко, ФКК, гл. 3]).

Разобранные примеры показывают, что гибридизация электронных орбиталей характерна не только для соединений углерода, но и для соединений любых элементов, когда химическая связь образуется электронами, принадлежащими к разным, но близким по энергии орбиталям. Заметим, однако, что структуры молекул типа NH3, РН3, Н20, H2S и др. могут быть объяснены и без привлечения модели гибридизации орбиталей.

Задача 3-5. Для определения структуры молекул в газовой фазе широко используют спектроскопический метод, который позволяет найти межъядерные расстояния по спектрам молекул. По спектроскопическим данным были рассчитаны межъядерные расстояния в молекуле В13: г(В—1) = 0,210 нм, г(1—I) = 0,364 нм. Определите, какую геометрическую фигуру образуют ядра атомов в этой молекуле. Какой тип гибридизации центрального атома позволяет описать строение данной молекулы?

Решение. Все три связи В —I в молекуле В13 одинаковы. Молекула может иметь форму правильного треугольника, если атом бора находится в плоскости, образованной тремя атомами иода:

36 2400 задач по химии для школьников и поступающих в вузы 1. Теоретические основы химии

В первом случае угол между связями равен Z1 — В — I — 120°, во втором случае ZI —В —1*120°.

Для нахождения этого угла рассмотрим равнобедренный треугольник Д I — В — I.

В

По теореме косинусов

г(1—I)2 = л(В—I)2 + KB —I)2 - 2г(В —I)2 cos Z I —В — 1, откуда

cos^ I — В.—I = 1 - 0,3642/(2 • 0,212) - -0,502, ZI— В—I = 120°.

Это означает, что молекула представляет собой равносторонний треугольник с атомом бора в центре. Центральный атом бора находится в состоянии ер2-гибридизации.

Комментарий: Решение этой задачи показывает, что если вы по настоящему увлечены химией, то для успешного ее изучения совершенно обязательна хорошая подготовка по математике (а также по физике). В этом можно убедиться при анализе и многих других решенных в этой книге задач.

Задача 3-6. Длина диполя молекулы фосфина равна 1,125 Х Х 10"2 нм. Рассчитайте' дипольный момент молекулы РН3 в Кл • м и в дебаях (Д).

Решение. Дипольный момент ц является произведением длины диполя / — расстояния между двумя равными по значению и противоположными по знаку зарядами +qa~q — на абсолютную величину заряда: ц = lq. Дипольные моменты молекул обычно выражают либо в Кл • м, либо в дебаях (Д).

Абсолютное значение заряда электрона q = 1,6 * Ю-19 Кл, поэтому дипольный момент молекулы РН3 составляет

\L = lq - 1,125 ? 10"11 м • 1,6 • 10~19 Кл - 1,8 • Ю-80 Кл - м.

Поскольку 1 Д = 3,34 •

страница 10
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134

Скачать книгу "Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в вузы" (10Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
scher-khan magicar 10 цена
купить песочницу для детского сада
концерт шуфутинского день рождения вегас
фислер кастрюли

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.01.2017)