Чем больше радиусы атомов образовавших связь тем длина связи
Химическая связь
1. Определить тип химической связи в следующих веществах:
2. Подчеркните вещества, в которых МЕЖДУ молекулами существует водородная связь:
сернистый газ; лёд; озон; этанол; этилен; уксусная кислота; фтороводород.
а) Чем больше радиусы атомов, образовавших связь, тем длина связи _______
б) Чем больше кратность ( одинарная, двойная или тройная) связи, тем её прочность ____________________
в) Чем больше разность электроотрицательностей между двумя атомами, тем полярность связи ____________
4. Сравните длину, прочность и полярность связей в молекулах:
а) длина связи: HCl ___HBr
б) прочность связи PH3_______NH3
в) полярность связи ССl4 ______CH4
г) прочность связи: N2 _______O2
д) длина связи между атомами углерода в этилене и в ацетилене: __________
е) полярность связей в NH3_________Н2О
Тесты. А4.Химическая связь.
1. Валентность атома — это
1) число химических связей, образованных данным атомом в соединении
2) степень окисления атома
3) число отданных или принятых электронов
4) число электронов, недостающее для получения электронной конфигурации ближайшего инертного газа
2. Оцените правильность суждений о химической связи.
А. При образовании химической связи энергия всегда выделяется
Б. Энергия двойной связи меньше, чем энергия одинарной связи.
1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны
3.В веществах, образованных путем соединения одинаковых атомов, химическая связь
1)ионная 2)ковалентная полярная 3)водородная 4) ковалентная неполярная
4. Соединениями с ковалентной полярной и ковалентной неполярной связью являются соответственно
1) вода и сероводород 2) бромид калия и азот
3) аммиак и водород 4) кислород и метан
5. За счет общей электронной пары химическая связь образована в соединении
1) KI 2) НВr 3) Li2O 4) NаВr
6.Выберите пару веществ, все связи в которых — ковалентные:
1) NаСl, НСl 2) СО2, ВаО 3) СН3Сl, СН3Nа 4) SO2, NO2
7.Вещество с ковалентной полярной связью имеет формулу
1)KCl 2)HBr 3)Р4 4)CaCl2
8. Соединение с ионным характером химической связи
1)хлорид фосфора 2)бромид калия 3)оксид азота (II) 4)барий
9. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно
1) ионная и ковалентная полярная 2)ковалентная неполярная и ионная 3)ковалентная полярная и ионная 4)ковалентная неполярная и металлическая
10. Веществом с ковалентной полярной связью являются
1)оксид серы (IV) 2)кислород 3)гидрид кальция 4)алмаз
11. В каком ряду перечислены вещества только с ковалентной полярной связью:
1) СН4 Н2 Сl2 2)NH3 HBr CO2 3) PCl3 KCl CCl4 4) H2S SO2 LiF
12. В каком ряду перечислены вещества только с ионным типом связи:
1) F2O LiF SF4 2) PCl3 NaCl CO2 3) KF Li2O BaCl2 4) СаF2 CH4 CCl4
13. Соединение с ионной связью образуется при взаимодействии
1) CH4 и O2 2)NH3 и HCl 3) C2H6 и HNO3 4) SO3 и H2O
14. В каком веществе все химические связи — ковалентные неполярные?
1) Алмаз 2) Оксид углерода (IV) 3) Золото 4) Метан
15. Связь, образующаяся между элементами с порядковыми номерами 15 и 53
3)ковалентная неполярная 4)ковалентная полярная
16. Водородная связь образуется между молекулами
1) этана 2) бензола 3) водорода 4) этанола
17. В каком веществе есть водородные связи?
1) Сероводород 2)Лед 3) Бромоводород 4) Бензол
18.В каком веществе есть одновременно ионные и ковалентные химические связи?
1) Хлорид натрия 2) Хлороводород 3) Сульфат натрия 4) Фосфорная кислота
19. Более выраженный ионный характер имеет химическая связь в молекуле
1)бромида лития 2)хлорида меди 3)карбида кальция 4)фторида калия
20. Тремя общими электронными парами образована ковалентная связь в молекуле 1) азота 2) сероводорода 3) метана 4) хлора
21.Сколько электронов участвует в образовании химических связей в молекуле воды?4) 18
22.Четыре ковалентные связи содержит молекула: 1) СО2 2) С2H4 3) Р4 4) С3Н4
23. Число связей в молекулах увеличивается в ряду
1) СНСl3, СH4 2) СН4, SО3 3) СО2, СН4 4) SО2, NН3
24. В каком соединении ковалентная связь между атомами образуется по донорно-акцепторному механизму? 1)КСl 2)ССl4 3) NН4Сl 4)СаСl2
25. Какая из перечисленных молекул требует наименьшей затраты энергии для разложения на атомы? 1) HI 2) Н2 3) O2 4) СО
26. Укажите молекулу, в которой энергия связи — наибольшая:
1) N≡N 2) Н-Н 3) О=О 4) Н-F
27. Укажите молекулу, в которой химическая связь — самая прочная:
1) НF 2) НСl 3) НВr 4) HI
28. Укажите ряд, характеризующийся увеличением длины химической связи
1)O2, N2, F2, Cl2 2)N2, O2, F2, Cl2 3)F2, N2, O2, Cl2 4)N2, O2, Cl2, F2
29. Длина связи Э-O увеличивается в ряду
1) оксид кремния(IV), оксид углерода(IV)
2) оксид серы(IV), оксид теллура(IV)
3) оксид стронция, оксид бериллия
4) оксид серы(IV), оксид углерода(IV)
30. В ряду СН4 – SiH4 происходит увеличение
1) прочности связей 2) окислительных свойств
3) длины связей 4) полярности связей
31. В каком ряду молекулы расположены в порядке увеличения полярности связей?
1)НF, НСl, НВr 2)Н2Sе, Н2S, Н2О 3) NH3, РН3, АsН3 4) СO2, СS2, СSе2
32. Наиболее полярна ковалентная связь в молекуле:
1) СН4 2) СF4 3) CCl4 4) CBr4
33.Укажите ряд, в котором полярность возрастает:
1)AgF, F2, HF 2)Cl2, HCl, NaCl 3)CuO, CO, O2 4) KBr, NaCl, KF
Ковалентная химическая связь, её разновидности и механизмы образования. Характеристики ковалентной связи (полярность и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь.
1. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно
1) ионная и ковалентная полярная
2) ковалентная полярная и ионная
3) ковалентная неполярная и металлическая
4) ковалентная неполярная и ионная
2. Вещества только с ионной связью приведены в ряду:
3. Соединение с ионной связью образуется при взаимодействии
4. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь?
5. В каком ряду записаны формулы веществ только с ковалентной полярной
6. Ковалентная неполярная связь характерна для
1) С12 2) SO3 3) СО 4) SiO2
7. Веществом с ковалентной полярной связью является
1) С12 2) NaBr 3) H2S 4) MgCl2
8. Веществом с ковалентной связью является
1) СаС12 2) MgS 3) H2S 4) NaBr
9. Вещество с ковалентной неполярной связью имеет формулу
1) NH3 2) Сu 3) H2S 4) I2
10. Веществами с неполярной ковалентной связью являются
11. Между атомами с одинаковой относительной электроотрицательностью образуется химическая связь
2) ковалентная полярная
3) ковалентная неполярная
12. Ковалентная полярная связь характерна для
1) KC1 2) НВг 3) Р4 4) СаСl2
13. Химический элемент, в атоме которого электроны по слоям распределены так: 2, 8, 8, 2 образует с водородом химическую связь
2) ковалентную неполярную
14. В молекуле какого вещества длина связи между атомами углерода наибольшая?
1> ацетилена 2) этана 3) этена 4) бензола
15. Тремя общими электронными парами образована ковалентная связь в молекуле
16. Водородные связи образуются между молекулами
1) диметилового эфира
17. Полярность связи наиболее выражена в молекуле
1) HI 2) НС1 3) HF 4) НВг
18. Веществами с неполярной ковалентной связью являются
19. Водородная связь не характерна для вещества
1) Н2О 2) СН4 3) NH3 4) СНзОН
20. Ковалентная полярная связь характерна для каждого из двух веществ, формулы которых
21. Наименее прочная химическая связь в молекуле
1) фтора 2) хлора 3> брома 4> иода
22. В молекуле какого вещества длина химической связи наибольшая?
1) фтора 2) хлора 3) брома 4) иода
23. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:
24. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:
4) C6H5N02, SО2, CHC13
25. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:
4) C6H5NO2, NaF, СС14
26. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:
2) КС1, CH3Cl, C6H12О6
4) C2H5NH2, P4, CH3OH
27. Полярность связи наиболее выражена в молекулах
28. В молекуле какого вещества химические связи наиболее прочные?
Ответы: 1-2, 2-2, 3-4, 4-3, 5-4, 6-1, 7-3, 8-3, 9-4, 10-2, 11-3, 12-2, 13-3, 14-2, 15-1, 16-2, 17-3, 18-2, 19-2, 20-4, 21-4, 22-4, 23-4, 24-4, 25-2, 26-4, 27-4, 28-1, 29-3, 30-4
Периодический закон
Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1868 году. Его современная формулировка: свойства химических элементов и образуемых ими соединений (простых и сложных) находятся в периодической зависимости от величины заряда атомного ядра.
Периодический закон лежит в основе современного учения о строении вещества. Периодическая система Д.И. Менделеева является наглядным отражением периодического закона.
Группой называют вертикальный ряд химических элементов в периодической таблице. Элементы собраны в группы на основе степени окисления в высшем оксиде. Каждая из восьми групп состоит из главной подгруппы (а) и побочной подгруппы (б).
Периодическая таблица Д.И. Менделеева содержит колоссальное число ответов на самые разные вопросы. При умелом ее использовании вы сможете предполагать строение и свойства веществ, успешно писать химические реакции и решать задачи.
Радиус атома
Радиусом атома называют расстояние между атомным ядром и самой дальней электронной орбиталью. Это не четкая, а условная граница, которая говорит о наиболее вероятном месте нахождения электрона.
В периоде радиус атома уменьшается с увеличением порядкового номера элементов («→» слева направо). Это связано с тем, что с увеличением номера группы увеличивается число электронов на внешнем уровне. Запомните, что для элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем уровне.
С увеличением числа электронов они становятся более скученными, так как притягиваются друг к другу сильнее: это и есть причина маленького радиуса атома.
Чем меньше электронов, тем больше у них свободы и больше радиус атома, поэтому радиус увеличивается в периоде «←» справа налево.
Период, группа и электронная конфигурация
Правило составления электронной конфигурации, которое вы только что увидели, универсально. Если вы имеете дело с элементом главной подгруппы, то увидев номер группы вы знаете, сколько электронов у него на внешнем уровне. Посмотрев на период, знаете номер его внешнего уровня.
Длина связи
Убедимся в этом на наглядном примере, сравнив длину связей в четырех веществах: HF, HCl, HBr, HI.
Чем больше радиусы атомов, которые образуют химическую связь, тем больше между ними и длина связи. Радиус атома водорода неизменен во всех трех веществах, а в ряду F → Cl → Br → I происходит увеличение радиуса атома. Наибольшим радиусом обладает йод, поэтому самая длинная связь в молекуле HI.
Металлические и неметаллические свойства
Сравним металлические и неметаллические свойства Rb, Na, Al, S. Натрий, алюминий и сера находятся в одном периоде. Металлические свойства возрастают S → Al → Na. Натрий и рубидий находятся в одной группе, металлические свойства возрастают Na → Rb.
Основные и кислотные свойства
Замечу, что здесь есть одно важное исключение. Как и в общем случае: исключения только подтверждают правила. В ряду галогенводородных кислот HF → HCl → HBr → HI происходит усиление кислотных свойств (а не ослабление, как должно быть по логике нашего правила).
Восстановительные и окислительные свойства
Электроотрицательность (ЭО), энергия связи, ионизации и сродства к электрону
Для примера сравним ЭО-ость атомов Te, In, Al, P. Индий расположен в одной группе с алюминием, ЭО-ость In → Al возрастает (снизу вверх). Алюминий расположен в одном периоде с серой, ЭО-ость возрастает Al → S (слева направо). Сравнивая серу и теллур, мы видим, что сера расположена в группе выше теллура, значит и ее электроотрицательность тоже выше.
Энергия связи (а также ее прочность) возрастают с увеличением электроотрицательности атомов, образующих данную связь. Чем сильнее атом тянет на себя электроны (чем больше он ЭО-ый), тем прочнее получается связь, которую он образует.
Продемонстрирую на примере. Сравним энергию связи в трех молекулах: H2O, H2S, H2Se.
Высшие оксиды и летучие водородные соединения (ЛВС)
В периодической таблице Д.И. Менделеева ниже 7 периода находится строка, в которой для каждой группы указаны соответствующие высшие оксиды, ниже строка с летучими водородными соединениями.
Для элементов главных подгрупп начиная с IV группы (в большинстве случае) максимальная степень окисления (СО) определяется по номеру группы. К примеру, для серы (в VI группе) максимальная СО = +6, которую она проявляет в соединениях: H2SO4, SO3.
На экзамене строка с готовыми «высшими» оксидами, как в таблице наверху, может отсутствовать. Считаю важным подготовить вас к этому. Предположим, что эта строчка внезапно исчезла из таблицы, и вам нужно записать высшие оксиды для фосфора и углерода.
С летучими водородными соединениями (ЛВС) ситуация аналогичная: их может не быть в периодической таблице Д.И. Менделеева, которая попадется на экзамене. Я расскажу вам, как легко их запомнить.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Чем больше радиусы атомов образовавших связь тем длина связи
Ковалентная химическая связь имеет определенные качественные или количественные характеристики. К ним относятся:
4.1. Насыщаемость ковалентной связи
Атом не может образовать бесконечное число ковалентных связей, оно вполне определенное. Максимальное число связей, которое может образовать атом, определяется числом его валентных электронных орбиталей. Это и определяет насыщаемость ковалентной связи.
4.2. Энергия связи
Энергия связи – это энергия, которая выделяется при образовании молекулы из одиночных атомов. Энергия связи отличается от ΔHобр. Теплота образования – это энергия, которая выделяется или поглощается при образовании молекул из простых веществ. Так:
Энергии связей в молекулах, состоящих из одинаковых атомов, уменьшаются по группам сверху вниз (табл. 4.1).
По периоду энергии связей растут. В этом же направлении возрастает и сродство к электрону
Энергии связей некоторых двухатомных молекул
Cs2
Если в молекуле соединяются более двух различных атомов, то средняя энергия связи не совпадает с величиной энергии диссоциации молекулы. Если в молекуле представлены различные типы связи, то каждому из них можно приближенно приписать определенное значение Е. Это позволяет оценить энергию образования молекулы из атомов. Например, энергию образования молекулы пентана из атомов углерода и водорода можно вычислить по уравнению:
В табл. 4.2 рассматривается взаимосвязь между энергией химической связи и свойствами веществ.
Взаимосвязь между энергией химической связи и свойствами веществ
Энергия связи, кДж/моль
Высокие твердость, прочность, температуры кипения и плавления
Высокая пластичность
Низкие твердость, прочность, температуры кипения и плавления
4.3. Длина связи
Длина связи – это расстояние между ядрами взаимодействующих атомов. Ориентировочно оценить длину связи можно, исходя из атомных или ионных радиусов, или из результатов определения размеров молекул с помощью числа Авогадро. Так, объем, приходящийся на одну молекулу воды: , отсюда
С помощью различных методов физико-химических исследований (например электронографии) определяют d более точно. Исследование длин связей показало, что для данной пары атомов в различных (сходных) соединениях длина связи остается величиной постоянной.
Из длин связей между атомами в молекуле можно вычислить ковалентные радиусы атомов. Если рассмотреть гомоядерные двухатомные молекулы с простой связью, такие как F 2 или С l 2, атомам F и С l можно приписать ковалентные радиусы простых связей, равные половине межъядерного расстояния в соответствующих молекулах. Для элементов, которые не могут образовать двухатомные молекулы с простыми связями, используют другие методы определения радиусов. Так, поскольку расстояние С—С в алмазе и множестве органических молекул найдено равным 1,54+0,01 Å, то ковалентный радиус атома углерода принимают равным 0,77. Чтобы получить ковалентный радиус атома азота, вычитают 0,77 из расстояния С—N в молекуле Н3С— NH 2, при этом получают 0,70. Этим способом можно составить таблицу ковалентных радиусов простых связей (табл. 4.3).
Некоторые ковалентные радиусы простых связей
Ковалентный радиус, Å
Ковалентный радиус, Å
Также можно получить и радиусы кратных связей. Например, для тройной связи радиусы атомов углерода и азота можно вычислить из длин связей в Н—С º С—Н и N º N ; они равны 0,60 и 0,55, причем для длины связи C º N они дают величину 1,15 по сравнению с 1,16, полученной экспериментально. Можно сделать вывод, что чем выше порядок связи между атомами, тем она короче (см. табл. 4.4).
4.4. Кратность связи
Кратность связи определяется количеством электронных пар, участвующих в связи между атомами. Химическая связь обусловлена перекрыванием электронных облаков. Если это перекрывание происходит вдоль линии, соединяющей ядра атомов, то такая связь называется σ-связью. Она может быть образована за счет s – s электронов, р – р электронов, s – р электронов. Химическая связь, осуществляемая одной электронной парой, называется одинарной.
Если связь образуется более чем одной парой электронов, то она называется кратной.
Кратная связь образуется в тех случаях, когда имеется слишком мало электронов и связывающихся атомов, чтобы каждая пригодная для образования связи валентная орбиталь центрального атома могла перекрыться с какой-либо орбиталью окружающего атома.
Поскольку р-орбитали строго ориентированы в пространстве, то они могут перекрываться только в том случае, если перпендикулярные межъядерной оси р-орбитали каждого атома будут параллельны друг другу. Это означает, что в молекулах с кратной связью отсутствует вращение вокруг связи.
4.5. Полярность связи
Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н2, N2, Cl 2 и т. п., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметрично относительно ядер обоих атомов. В подобном случае ковалентная связь называется неполярной или гомеополярной. Если же двухатомная молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает асимметрия в распределении заряда. В таких случаях ковалентная связь называется полярной или гетерополярной.
Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности. Чем больше электроотрицательность атома, тем сильнее притягивает он общую электронную пару. Иначе говоря, при образовании ковалентной связи между двумя атомами разных элементов общее электронное облако смещается к более электроотрицательному атому, и в тем большей степени, чем больше различаются электроотрицательности взаимодействующих атомов. Значения электроотрицательности атомов некоторых элементов по отношению к электроотрицательности фтора, которая принята равной 4, приведены в табл. 4.5.
У элементов одной и той же подгруппы электроотрицательность с ростом заряда ядра проявляет тенденцию к уменьшению. Таким образом, чем более типичным металлом является элемент, тем ниже его электроотрицательность; чем более типичным неметаллом является элемент, тем выше его электроотрицательность.
Относительная электроотрицательность элементов
Так, в молекуле хлористого водорода общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома хлора, что приводит к появлению у атома хлора эффективного отрицательного заряда, равного 0,17 заряда электрона, а у атома водорода такого же по абсолютной величине эффективного положительного заряда. Следовательно, молекула НС1 является полярной молекулой. Ее можно рассматривать как систему из двух равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку зарядов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга.
4.6. Типы ковалентных молекул
Электрический момент диполя молекулы представляет собой векторную сумму моментов всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле. Результат сложения зависит от структуры молекулы.
Многоатомные молекулы также могут быть неполярными при симметричном распределении зарядов, или полярными – при асимметричном распределении зарядов. В последнем случае дипольный момент молекулы будет отличаться от нуля. Каждой связи в многоатомной молекуле можно приписать определенный дипольный момент, характеризующий ее полярность; при этом следует принимать во внимание не только величину дипольного момента, но и его направление, т. е. рассматривать дипольный момент каждой связи как вектор. Тогда суммарный дипольный момент молекулы в целом можно считать равным векторной сумме дипольных моментов отдельных связей. Дипольный момент обычно принято считать направленным от положительного конца диполя к отрицательному.
Рис. 4.1. Дипольные моменты отдельных связей в молекулах типа АВ2 различного строения: а – линейное строение, б – угловое строение
На рис. 4.1 изображены схемы возможного строения молекулы типа АВ2; векторы дипольных моментов отдельных связей А—В показаны стрелками, направленными от А к В. При линейном строении (рис. 4.1, а) равные по величине дипольные моменты двух связей А—В противоположны по направлению. Следовательно, дипольный момент такой молекулы будет равен нулю. В случае углового строения (рис. 4.1, б) векторная сумма дипольных моментов двух связей А—В отличается от нуля; такая молекула обладает дипольным моментом и является полярной. Поэтому наличие или отсутствие дипольного момента у молекулы типа АВ2 позволяет сделать вывод о ее геометрическом строении.
Например, молекула СО2 имеет симметричное линейное строение:
Полярность молекул оказывает заметное влияние на свойства образуемых ими веществ. Полярные молекулы стремятся ориентироваться по отношению друг к другу разноименно заряженными концами. Следствием такого диполь-дипольного взаимодействия является взаимное притяжение полярных молекул и упрочнение связей между ними. Поэтому вещества, образованные полярными молекулами, обладают, как правило, более высокими температурами плавления и кипения, чем вещества, молекулы которых неполярны.
Строение и ожидаемая полярность молекул
Пространственная конфигурация
Примеры
Рис. 4.2. Сложение электрических моментов диполя связывающей и несвязывающей электронных пар молекул H 3 N и NF 3
Это объясняется тем, что в Н3 N направление электрического момента диполя связывающей N—Н и несвязывающей электронной пары совпадает и при векторном сложении обусловливает большой электрический момент диполя. Наоборот, в NF 3 моменты связей N—F и электронной пары направлены в противоположные стороны, поэтому при сложении они частично компенсируются (рис. 4.2). Значения электрических моментов диполя некоторых молекул приведены в табл. 4.7.
Электрический момент диполя
4.7. Вопросы и задания
4.7.14. Вычислите среднюю энергию связи Н— Se и Н—Те для соединений H 2 Se и Н2Те, если стандартные теплоты образования этих соединений соответственно равны 85,77 и 154,39 кДж/моль. Энергия диссоциации H 2 равна 435,9 кДж/моль.
4.7.17. К каким атомам смещены связывающие электронные облака в следующих молекулах: а) НС1; б) НВг; в) HI ; г) NaH ; д) КН; е) ВеО; ж) N0; з) BN ; и) C 1 F ; к) ClBr ; л) MgS ; м) BeCl 2; н) ВВ r 3; о) СО2; п) OF 2; р) MgF 2; с) А1С13?
4.7.18. Рассчитайте эффективные заряды на атомах следующих молекул: a ) BrCl ; б) BrF ; в) C 1 F ; г) НС1; д) НВ r ; е) HI ; ж) LiBr ; з) LiF ; и) NaCl ; к) Nal ; л) NO ; м) Н2О ( NH 3 ( HNH = 107°).
4.7.19. Как изменяется полярность в ряду молекул: а) HF ; НС1; НВ r ; HI ; б) NH 3; РН3; А sH 3?
4.7.27. Какая молекула, аммиак или арсин имеет больший дипольный момент? Почему?
4.7.28. Почему молекула CCl 4 неполярная, а CH 3 Cl – полярная?