Строение и некоторые свойства молекул

Изобразите пространственные конфигурации молекул, приведенных в вашем варианте задания, напишите дисплейную (структурную) формулу каждого соединения и выполните следующие задания:

А) изобразите орбитальную диаграмму электронной оболочки центрального атома, учитывая состояние (основное или возбужденное) при образовании молекул;

Б) укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома каждой молекулы, форму каждой молекулы, а также число σ- и π-связей в каждой молекуле;

В) определите, являются ли молекулы полярными (µ ≠ 0) или неполярными (µ = 0), ответ обоснуйте;

Г) определите тип межмолекулярного взаимодействия, вносящий наиболее существенный вклад при конденсации каждого соединения, и обоснуйте ваш ответ.

Таблица 4

Формулы молекул

SF6           SbF3        POF3

Ответ: 1. Соединение SF₆ - гексафторид серы.

а) Полная электронная формула центрального атома серы имеет вид:

S 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

электронная формула атома фтора имеет вид:

F 1s²2s²2p⁵

Электронно-графическая формула атома S (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

S

Электронно-графическая формула атома F (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

F

При сообщении дополнительной энергии электрон из 3р-состояния переходит в одну из пустых 3d-ячеек. И тогда электоронно-графическая формула атома S в возбужденном состоянии будет выглядеть так:

S*

Однако, для образования молекулы SF₆ необходимо шесть неспаренных электронов. В результате сообщении дополнительной энергии электрон из 3s-состояния переходит в одну из пустых 3d-ячеек. И тогда электоронно-графическая формула атома S будет выглядеть так:

S**

б) Для образования молекулы SF₆ центральный атом предоставляет одно s-облако,  три p-облака и два d-облака. 6 атомов фтора представляют по 1 р-облаку. Атом серы находится в состоянии sp³d²-гибридизации и, следовательно, молекула SF₆ имеет октэдрическую форму.

Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, связывающей ядра атомов, приводит к образованию σ-связей. Т. о. в молекуле SF₆ шесть σ-связи.

Перекрывание sp³d₂-орбиталей серы и p-орбиталей фтора в молекуле SF_6.

в)  В соединении гексафторид серы (SF₆) величины относительных электроотрицательностей ЭО для составляющих элементов следующие: фтора – 4,0, серы – 2,5. ∆ЭО = 1,5. 0 < ∆ЭО < 1,7 по шкале Полинга, следовательно, в этом соединении атомы связаны ковалентной полярной связью, причем электронная плотность связи смещена в сторону более электроотрицательного фтора. Однако, молекула имеет симметричное строение и моменты связей S – F и электронной пары направлены в противоположные стороны, поэтому при векторном сложении они компенсируются и в целом молекула становится неполярной (μ=0).

г) Межмолекулярное взаимодействие имеет электрическую природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания. Для молекулы SF₆ (т.к. она является неполярной) характерно дисперсионное взаимодействие молекул при конденсации. Оно обусловлено взаимодействием молекул друг с другом за счет их мгновенных микродиполей. Синхронное появление и исчезновение микродиполей разных молекул сопровождается их притяжением.

2. Соединение SbF₃ - фторид сурьмы (III).

а) Электронная формула внешнего слоя центрального атома сурьмы имеет вид:

Sb 5s²5p³.

электронная формула атома фтора имеет вид:

F 1s²2s²2p⁵

Электронно-графическая формула атома Sb (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

Sb   

Электронно-графическая формула атома F (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

F

б) Для образования молекулы SbF₃ центральный атом предоставляет одно s-облако,  три p-облака. 3 атома фтора представляют по 1 р-облаку. Атом сурьмы находится в состоянии sp³-гибридизации и в атоме сурьмы имеется 1 неподеленная электронная пара. Гибридные ЭО неподеленных пар электронов (в пространственных формулах не показаны малые области этих облаков) не принимают участия в образовании связей, и следовательно, молекула SbF₃ имеет форму тригональной пирамиды. Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, связывающей ядра атомов, приводит к образованию σ-связей. Т. о. в молекуле SbF₃ три σ-связи.

Перекрывание sp³-орбиталей сурьмы и p-орбиталей фтора в молекуле SbF_3.

в)  В соединении трифторид сурьмы (SbF₃) величины относительных электроотрицательностей ЭО для составляющих элементов следующие: фтора – 4,0, сурьмы – 1,9. ∆ЭО = 2,1. ∆ЭО > 1,7 по шкале Полинга, следовательно, в этом соединении атомы связаны ионной химической связью. Молекула в целом является полярной (µ ≠ 0).

г) Для молекулы SbF₃ характерно ориентционное (диполь-дипольное) межмолекулярное взаимодействие, вносящий наиболее существенный вклад при конденсации соединения. В результате беспорядочного теплового движения молекул при их сближении друг с другом одноименно заряженные концы диполей взаимно отталкиваются, а противоположно заряженные притягиваются.

Также для молекулы SbF₃ характерно донорно-акцепторное взаимодействие молекул. Оно возникает за счет неподеленной электронной пары у атома сурьмы (донор) и свободной орбитали другой молекулы. Такой молеулой, например, может служить BF₆, в которой атом бора имеет свободную орбиталь и выступает в качестве акцептора. За счет донорно-акцепторного взаимодействия между этими молекулами образуется соединение состава BF₆∙ SbF₃.

3. Соединение POF₃  - оксид-трифторид фосфора (V).

а) Полная электронная формула центрального атома фосфора имеет вид:

Р 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

электронная формула периферийного атома фтора имеет вид:

F 1s²2s²2p⁵

электронная формула периферийного атома кислорода имеет вид:

О 1s²2s²2p⁴

Электронно-графическая формула атома Р (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

Р

При сообщении дополнительной энергии электрон из 3s-состояния переходит в одну из пустых 3d-ячеек. И тогда электоронно-графическая формула атома Р в возбужденном состоянии будет выглядеть так:

Р*

Электронно-графическая формула атома F (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

F

Электронно-графическая формула атома О (валентные электроны) в основном состоянии выглядит так:

О

б) Три атома фтора представляет по 1 р-облаку. Атом кислорода представляет 2 р-облака Для образования молекулы POF₃ центральный атом предоставляет одно s-облако,  три p-облака и одно d-облако, которое участвует в образовании -связи, таким образом атом фосфора находится в состоянии sp³-гибридизации и следовательно, молекула POF₃ имеет форму тетраэдра.

Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, связывающей ядра атомов, приводит к образованию σ-связей. Облако пятого валентного электрона атома фосфора располагается над и под плоскостью молекулы. Такие электронные облака обоих атомов фосфора и кислорода, частично перекрываясь выше и ниже плоскости молекулы, образуют вторую менее прочную ковалентную π-связь между атомами. Т.о. в молекуле POF₃ четыре σ-связи и одна π-связь.               

в)  В соединении POF₃ величины относительных электроотрицательностей ЭО для составляющих элементов следующие: фтора – 4,0, фосфора – 2,1; кислорода – 3,5. ∆ЭО_Р-F = 1,9; ∆ЭО_P-О = 1,4 (µ ≠ 0). 0 < ∆ЭО < 1,7 по шкале Полинга, следовательно, в этом соединении атомы связаны ковалентной полярной связью.

г) Для молекулы POF₃ характерно ориентционное (диполь-дипольное) межмолекулярное взаимодействие, вносящий наиболее существенный вклад при конденсации соединения. В результате беспорядочного теплового движения молекул при их сближении друг с другом одноименно заряженные концы диполей взаимно отталкиваются, а противоположно заряженные притягиваются.

Контрольное задание № 4

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1990; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!