АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Примеры решения типовых задач

Читайте также:
  1. I СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ ПО ПРОФИЛЬНЫМ РАЗДЕЛАМ
  2. I. МЕТА І ЗАДАЧІ ВИВЧЕННЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
  3. I. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И ПРИНЦИПЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КПРФ, ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ ПАРТИИ
  4. I. Постановка организационных задач предприятия.
  5. I. Цель и задачи изучения дисциплины
  6. II. Примеры, подтверждающие милость, явленную в Пророке, да благословит его Аллах и да приветствует.
  7. II. Розв’язати задачу № 1, 2 (3, 4).
  8. II. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
  9. II. Цели и задачи Конкурса
  10. II. Цели и задачи учебно-ознакомительной практики
  11. II. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛУБА
  12. II. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ПРЕДМЕТ И ВИДЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ

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 (3s2 3p2), т.е. кремний относится к р -электронному семейству;

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):

 

 

  ↑↓  
  ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
  ↑↓   p  
  s      

 

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

 

 
  ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
  ↑↓   p  
  s      

 

Максимальная валентность определяется максимальным числом
неспаренных электронов, которые могут быть на валентных орбиталях,
т.е. для атома Si равна 4. Формула оксида - SiO2.

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 2s26 3s2 Зр6 4s2 3d10 4;

Mo - 1s22s2 6 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 . У селена - это 4s2 4p4, у молибдена - 5s14d5, где 4d5 - электроны предпоследнего (n-1) недостроенного энергетического уровня. На этом основании оба элемента помещены в одну VI группу периодической системы, но в разные подгруппы (Se - VI А, Мо – VI В).

Внешний энергетический уровень атома селена содержит 6 , что определяет его неметаллические свойства. Молибден - металл, так как у него на внешнем энергетическом уровне 2 , но если в образовании связей участвуют 4 d -электроны, то Мо может проявлять и неметаллические свойства.

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 Сl- ... 3s2 3p6 3d0

Тогда схемы распределения электронов по энергетическим ячейкам будут выглядеть следующим образом:

 

 

  ↑↓ ↑↓ ↑↓         ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
  ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓         ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
  ↑↓   p           ↑↓   p  
  s               s      

 

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

 

№ варианта №№ элемента № варианта №№ элемента
  54, 87   42, 84
  33, 72   23, 53
  16, 24   6, 22
  52, 80   19, 35
  47, 82   11, 14
  17, 25   40, 56
  30, 90   15, 45
  34, 74   32, 48

 

 

Таблица 3.2.2

 

№ варианта Последовательность химических элементов № варианта Последовательность химических элементов
  3 период (Na → Cl)   группа IIA (Be → Ba)
  группа I A (Na → Cs)   5 период (Rb → I)
  4 период (Sc → Zn)   группа IV A (C → Pb)
  группа VI В (Cr → W)   группа IV B (Ti → Hf)
  группа VIIA (F → I)   группа III A (Al → Tl)
  4 период (K→ Br)   группа III B (Sc → La)
  группа V A (N → Bi)   2 период (Li → F)
  группа V В (V → Ta)   группа IB (Cu → Au)

 

 

Таблица 3.2.3

 

№ варианта Формулы химических соединений № варианта Формулы химических соединений
  NaCl, AlCl3, CCl4   BeO, CO2, Cl2O7
  MgCl2, PCl5, Cl2   KCl, FeCl3, BrCl
  CaCl2, PCl3, SCl2   NaF, CF4, F2O
  KCl, HCl, Cl2   BaF2, AlF3, NF3
  H2O, NH3, H2   CaO, CO2, O2
  KBr, HBr, Br2   Na2O, H2O, F2O
  KI, HI, I2   NaH, CH4, H2
  Li2O, B2O3, N2O5   RbI, HI, I2

 

Таблица 3.2.4

 

№ варианта Формула химического соединения № варианта Формула химического соединения
  NH3   CHCl3
  Cl2   Br2
  HCl   H2Se
  H2O   CO2
  HBr   HF
  SiH4   H2Te
  PH3   AsH3
  N2   CCl4

 

Таблица 3.2.5

 

 

№ варианта Формула химического соединения № варианта Формула химического соединения
  BeH2   C2H2
  AlF3   BH3
  SiH4   H2O
  BeF2   NH3
  C2H4   SiF4
  BeCl2   BF3
  AlH3   C2H6
  CH4   AlCl3

 

Оглавление

 

Введение  
1. Строение атома и периодическая система элементов Д.И. Менделеева  
  1.1. Строение атома  
  1.2. Квантово-механическое объяснение строения атома  
  1.3. Строение многоэлектронных атомов  
  1.4. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева и электронная структура атомов  
  1.5. Свойства элементов и периодическая система  
Вопросы для самоконтроля  
Литература  
2. Строение молекул и химическая связь  
  2.1. Ковалентная связь. Метод валентных связей  
  2.2. Гибридизация атомных орбиталей  
  2.3. Ковалентная связь с участием атома углерода  
  2.4. Ионная химическая связь  
  2.5. Металлическая связь  
  2.6. Водородная связь  
  2.7. Поляризация связи и дипольный момент  
  2.8. Основные параметры молекул  
  2.9. Метод молекулярных орбиталей  
Вопросы для самоконтроля  
Литература  
3. Индивидуальные задания для самостоятельной подготовки студентов  
  3.1. Примеры решения типовых задач  
  3.2. Варианты домашних заданий  

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)