Решение задач «Пример 3. Пользуясь методом валентных связей, проведите анализ»,
Химия в Екатеринбурге

Пример 3. Пользуясь методом валентных связей, проведите анализ химической связи в соединениях а) H3PO4, б) C2H2. Предлагаем следующую последовательность выполнения задания: 1. Определите степень окисления атомов элементов по химической формуле соединения. 2. Постройте графические формулы валентного электронного уровня атомов, входящих в состав молекулы данного соединения, оцените их валентные возможности. 3. Постройте графическую формулу молекулы вещества и оцените ее достоверность с учетом валентных возможностей всех атомов, входящих в состав соединения. Обозначьте ? и ?-связи. 4.Определите координационное число центрального атома по числу образованных им ?-связей, укажите его ковалентность. 5. Укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома (если она имеет место в данном соединении). Для этого в соответствии с числом ? -связей атома отделите на графической формуле его валентного слоя необходимое число орбиталей, начиная с s- орбитали. Так, если атом образует две ? -связи, то при этом происходит sp –гибридизация; три ? -связи осуществляются тремя гибридными sp 2 –орбиталями, четыре – 3 четырьмя sp 3 - орбиталями и т.д. Каждому типу гибридизации атомныхорбиталей соответствует определенный валентный угол и пространственное строение частицы. Укажите их. 6. Определите орбитали центрального атома, идущие на образование ? -связей. Это негибридизованные p- или d- орбитали с неспаренными электронами, оставшиеся после образования ? -связей. 7. На графической формуле вещества обозначьте орбитали атомов, участвующие в образовании каждой связи. а) H3 + P +5O4 -2 В соответствии со степенью окисления атома фосфора от него оттянуто пять электронов к атомам более электроотрицательного элемента (кислорода). Чтобы образовать пять химических связей, атом фосфора должен иметь пять неспаренных электронов.Это возможно при переходе одного s-электрона на свободную d-орбиталь (возбужденное состояние атома, Р*). 1s 2s 2p Н ? O ?? ?? ? ? 3s 3p 3d 3s 3 p 3 d P ?? ? ? ? P * ? ? ? ? ? Составим графическую формулу фосфорной кислоты. H H H O O P sp sp sp sp p p p p p p p p s s s O d O 3 3 3 3 ? ? ? ? ? ? ? ? Из формулы следует, что координационное число атома фосфора равно 4, так как он образует 4 ?-связи. Для этого необходимы 4 орбитали. Близкие по энергии одна s- и три р-орбитали валентного слоя выравниваются по форме и энергии – гибридизуются, образуя 4sp 3 - гибридных орбитали, направленные в пространстве под углом 109о 28’, в результате чего фосфат-ион имеет форму тетраэдра. Негибридизованная одноэлектронная d-орбиталь атома фосфора 4 образует ?-связь с р-орбиталью атома кислорода за счет бокового перекрывания. Атомы кислорода и водорода образуют химические связи перекрыванием соответственно p и s-облаков с орбиталями соседних атомов. Итак, в молекуле Н3РО4 центральный атом фосфора имеет: степень окисления +5; валентность 5; координационное число 4; тип гибридизации sp 3 . б) ? ? C2H2 2 s 2 p 2 s 2 p C ? ? ? ? C * ? ? ? ? Известно, что во всех органических соединениях углерод четырехвалентен. Следовательно, графическая формула ацетилена имеет вид: Hs sp ? C sp sp sp p p p p ? ? ? ? C sH Из трех связей между атомами углерода лишь одна ?, а две -?. Каждый атом углерода образует по две ?-связи (одну с атомом углерода, другую – с атомом водорода). Координационное число атома углерода равно двум, тип гибридизации – sp,валентный угол (<НСС) – 180о , молекула линейна. Итак, в молекуле С2Н2 атомы углерода имеют: степень окисления –1; валентность 4; координационное число 2; тип гибридизации sp. Нужно хлорид германия .угольная кислота