Примеры решения типовых задач
Пример 1. По положению в периодической системе: а) рассмотрите строение электронных оболочек атома кремния; б) составьте электронную формулу и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей атома в нормальном и возбужденном состояниях. Решение: а) Кремний Si имеет порядковый номер 14 и находится в третьем периоде главной подгруппы IV A - группы периодической системы. Следовательно, в атоме кремния 14 электронов, которые расположены на 3-х энергетических уровнях. На внешнем валентном уровне находятся 4 б) Электронная формула атома кремния: 14Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2. Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (третьего) электронного уровня, т.е. 3 s - и З р - орбитали и не заполненные З d -орбитали. Графическая схема заполнения электронами этих орбиталей в нормальном состоянии имеет следующий вид (в соответствии с правилом Гунда):
При затрате некоторой энергии один из З s -электронов атома кремния может быть переведен на З р – орбиталь, при этом атом переходит в возбужденное состояние, которому соответствует электронная конфигурация: 1s2 2s2 2p6 3s13p3
Максимальная валентность определяется максимальным числом Кремний проявляет неметаллические свойства, образуя кремневую кислоту H2SiO3. Пример 2. Объясните, на каком основании селен 34Se и молибден 42Мо находятся в одной группе, но в разных подгруппах периодической системы? Какие химические свойства проявляют эти элементы? Решение: Атомы Se и Мо имеют следующиеэлектронные конфигурации:
Se - 1s2 2s2 2р6 3s2 Зр6 4s2 3d10 4р4; Mo - 1s22s2 2р6 3s2 Зр6 4s2 3d10 5s1 4d5. Валентные электроны: Se - 4s2 4p4; Mo - 5s14d5. Таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе одной группы, но в бразовании связей у них может участвовать одинаковое максимальное число электронов - 6 Внешний энергетический уровень атома селена содержит 6 Формулы высших оксидов: SеO3; МоО3. Пример 3. Составьте схемы распределения электронов по энергетическим ячейкам в атоме СIи ионе CI-. Решение. Электронная формула хлора CI0: 1s2 2s2 2p6 3s2 Зр5 3d0. При переходе в ионное состояние происходят следующие изменения конфигурации валентного уровня: Сl0 Тогда схемы распределения электронов по энергетическим ячейкам будут выглядеть следующим образом:
Сl0 Сl- Пример 4. Определите тип химической связи в молекулах NaBr, HBr, Br2. Решение: Тип химической связи в молекуле можно определить, сравнивая значения электроотрицательности (ЭО) атомов, входящих в ее состав (табл. 5). Молекулы, образованные атомами, имеющими одинаковую электротрицательность (как в данном случае Br2), являются электросимметричными, химическая связь в них– ковалентная неполярная. Если электроотрицательности атомов отличаются друг от друга (как в данном случае, в молекуле NaBr - ЭОNa ═0,9, ЭОBr ═2,8; в молекуле HBr - ЭОH ═2,1, ЭОBr ═2,8), то связь в молекуле – ковалентная полярная. Чем значительнее отличаются друг от друга значения электроотрицательности атомов, тем более полярной является эта связь. С увеличением разности между ЭО атомов растет степень ионности связи в молекуле. Разность ЭО, равная 1,7, соответствует 50% -ному ионному характеру связей, поэтому связи с разностью больше 1,7 могут считаться ионными. В молекуле NaBr – разность ЭО равна 1,9; следовательно, химическая связь в ней – ионная. В молекуле HBr разность ЭО равна 0,7 и соответственно, связь в ней – ковалентная полярная. Пример 5. Определите тип гибридизации и валентные углы в молекуле BeCl2. Решение: В молекуле ВеСl2 обе химические связи равноценны, несмотря на то что в их образовании участвуют различные орбитали (s и p) центрального атома (электронная формула атома Be в возбужденном состоянии 1s22s12p1). Это объясняется гибридизацией s - и p-орбиталей, приводящей к образованию двух гибридных sp-орбиталей. Относительно друг друга две гибридные sp- орбитали расположены под углом 180 о, поэтому молекулы с таким видом гибридизации линейны. Таким образом, перекрывание sp – гибридных орбиталей атома бериллия с 3 p – АО 2 атомов хлора приводит к образованию линейной молекулы гидрида бериллия ВеСl2; валентный угол Cl –Be - Cl в молекуле ВеСl2 равен 180 о.
Варианты домашних заданий 1. По положению атома элемента в периодической системе: а) составьте электронные формулы и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей атомов элементов в нормальном и возбужденном состояниях; б) определите, к каким электронным семействам они относятся, какие свойства проявляют. Порядковые номера элементов приведены в табл. 3.2.1. 2. Объясните с точки зрения строения атомов и с учетом оценки значений относительной электроотрицательности (ОЭО) характер изменения свойств элементов в периодах и группах ПС (табл. 3.2.2). 3. Укажите тип химической связи в молекулах следующих соединений (табл. 3.2.3). 4. Приведите орбитальные схемы перекрывания электронных облаков в молекулах следующих соединений (табл. 3.2.4). 5. Укажите тип гибридизации и валентные углы в молекулах следующих соединений (табл. 3.2.5).
Таблица 3.2.1
Таблица 3.2.2
Таблица 3.2.3
Таблица 3.2.4
Таблица 3.2.5
Оглавление
|
(3s2 3p2), т.е. кремний относится к р -электронному семейству;
Сl- ... 3s2 3p6 3d0
