9 Хімічний зв’язок. Будова молекул і кристалів

(семінарське заняття)

Програмні питання

1. Валентні електрони, правило Гунда. Валентність елементів другого і третього періодів, збудження атомів.

2. Ковалентний зв'язок. Метод валентних зв'язків (ВЗ). Механізм утворення ковалентного зв'язку в молекулі водню. Неполярний і полярний типи зв'язку. σ- та π- зв'язки. Гібридизація орбіталей, sр³-гібридизація (молекули метану, аміаку, води), інші види гібридизації. Направленість ковалентних зв'язків.

З. Донорно-акцепторннй (координаційний) зв’язок як різновид ковалентного зв'язку; донор, акцептор. Механізм утворення координаційного зв'язку.

4. Йонний зв'язок як граничний випадок ковалентного зв'язку. Електровалентність.

5. Енергія хімічного зв'язку.

6. Диполь, дипольний момент. Причини полярності молекул.

7. Ступінь окиснення.

8. Водневий зв'язок.

9. Типи міжмолекулярної взаємодії. Кристалічний та аморфний стани твердих речовин. Типи кристалічних ґраток (атомна, йонна, молекулярна, металічна).

Література

[1], [2], [3], [5], [12], [13], [14]

Зразок картки контролю знань

1. Наведіть схеми нормального та збудженого станів атома фосфору, вкажіть кількість валентних електронів у кожному з цих станів.

(Варіанти: те ж саме для атомів Be, Al, S тощо)

2. Намалюйте орбітальну діаграму та льюїсівську схему молекули води.

(Варіанти: молекули F₂, HCl, N₂, O₂, CH₄, NH₃, CO₂, BCl₃, BeCl₂ та інші).

3. Які з цих молекул неполярні? Чому? До ядер яких атомів зміщені електронні пари в інших молекулах? Чому?

NH₃, N₂, СО₂, HBr

(Варіанти: молекули H₂, Cl₂, І₂, HI, HF, CH₄ , H₂S, BCl₃, BeCl₂ та інші)

4. Вкажіть валентності та ступені окиснення елементів у таких сполуках на основі структурних формул:

CH₄, KCl, O₂

(Варіанти:N₂, Cl₂, NH₃, CO₂, NaF, MgCl₂, CsBr та інші)

5. Поясніть утворення донорно-акцепторного зв’язку на прикладі йону NH₄⁺, намалюйте льюїсівську схему, вкажіть донор, акцептор.

(Варіанти: донорно-акцепторний зв’язок на прикладі йону BF₄^¯; водневий зв’язок між молекулами HF, Н₂О; йонний зв’язок на прикладі KF, NaCl та інші)

6. Опишіть атомну кристалічну ґратку. Наведіть приклади речовин, які кристалізуються в такій ґратці. Якими властивостями вони володіють?

(Варіанти: йонна, молекулярна, металічна гратки; типи міжмолекулярної взаємодії)

Завдання для самостійної роботи

Завдання І

Наведіть схеми нормального і збуджених станів відповідного атома, вкажіть кількість валентних електронів у кожному із цих станів.

В	Атом	В	Атом	В	Атом
1	P	6	C	11	Se
2	Al	7	Si	12	Te
3	Be	8	Cl	13	Br
4	S	9	Mg	14	І
5	B	10	P	15	As

Завдання ІІ

Нарисуйте орбітальну діаграму і льюїсівську схему відповідних молекул:

В	Молекула	В	Молекула	В	Молекула
1	O2	6	H2O	11	CO2
2	Cl2	7	NH3	12	CH4
3	NH3	8	O2	13	BeCl2
4	BCl3	9	HCl	14	F2
5	CH4	10	N2	15	HCl

Завдання ІІІ

Які з цих молекул неполярні? Чому? До ядер яких атомів зміщені електронні пари в інших молекулах? Чому?

В	Молекули	В	Молекули
1	Cl2; BeCl2; CO2; H2O	9	F2; BeCl2; H2; CO2
2	BCl3; H2S; HІ; F2	10	BCl3; CH4; F2; H2S
3	Br2; CO2; CH4; N2	11	CO2; H2O; HCl; Cl2
4	BeCl2; H2O; HF; O2	12	H2S; HІ; NH3; CH4
5	HF; H2S; HBr; NH3	13	H2O; HBr; HІ; NH3
6	H2O; HCl; NH3; BeCl2	14	CH4; HCl; H2S; H2
7	CH4; H2; H2S; HCl	15	Br2; H2O; F2; CO2
8	Br2; HF; H2O; BCl3	16	H2Se; PH3; SiH4

Завдання ІV

Вкажіть валентності та ступені окиснення елементів у таких сполуках на основі структурних формул:

В	Сполука	В	Сполука	В	Сполука
1	KCl; H2; HІ	6	HBr; LiCl; Br2	11	F2; HІ;MgBr2
2	O2; NaF; CH4	7	BaBr2; N2; HІ	12	CsІ; І2; H2O
3	І2; NH3; CaF2	8	NaCl; CH4; N2	13	NH3; LiF; Cl2
4	MgCl2;F2; CO2	9	HІ; NaBr; Cl2	14	BaF2; HІ; O2
5	H2O; Cl2; CsBr	10	CaCl2; H2; CO2	15	N2; CH4; RbCl

Завдання V

Поясніть утворення відповідного хімічного зв’язку (йонний, донорно-акцепторний, водневий) на прикладі нижчезазначених молекул (йонів):

В	молекула/йон	В	молекула/йон	В	молекула/йон
1	HF	6	BF4¯	11	NH4+
2	NH4+	7	NaF	12	MgF2
3	MgCl2	8	HF	13	BF4¯
4	H2O	9	CaCl2	14	KF
5	CaCl2	10	H2O	15	H2O

Завдання VI

а) Поясніть механізм виникнення відповідної міжмолекулярної взаємодії:

В	Тип взаємодії	В	Тип взаємодії
1	індукційна	4	орієнтаційна
2	орієнтаційна	5	індукційна
3	дисперсійна	6	дисперсійна

б) Опишіть відповідну кристалічну гратку, наведіть приклади речовин, які кристалізуються в такій гратці. Якими властивостями вони володіють?

В	Тип гратки	В	Тип гратки
7	атомна	12	металічна
8	металічна	13	металічна
9	молекулярна	14	атомна
10	йонна	15	молекулярна
11	молекулярна

10 ОКИСНО-ВІДНОВНІ РЕАКЦІЇ

(лабораторна робота)

Програмні питання

1. Процеси окиснення та відновлення. Окисно-відновний процес як єдність двох протилежних процесів.

2. Залежність окисно-відновних властивостей елементів від ступенів окиснення їх атомів.

3. Важливіші окисники та відновники.

4. Уміти складати рівняння реакцій окисно-відновних процесів і підбирати коефіцієнти.

Література

[1], [2], [3], [5], [12], [13], [15]

Зразок картки контролю знань

Для реакції:

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄  MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ ...

а) складіть електронні схеми;

б) вкажіть процеси окиснення та відновлення;

в) назвіть окисник та відновник;

г) підберіть коефіцієнти й складіть повне рівняння реакції.

ХІД РОБОТИ

10.1 Окисні властивості калій перманганату в кислому середовищі.

Налийте в чотири пробірки по 1 мл розчину калій перманганату, підкисліть концентрованою сульфатною кислотою (1-2 краплі) і додайте по краплях до зміни кольору розчини:

в першу пробірку - розчину натрій сульфіту Na₂SO₃, в другу - калій йодиду KІ, в третю - ферум(ІІ) сульфату FeSO₄ і в четверту - натрій сульфіду Na₂S. Відзначте і поясніть зміни, що відбулися (зміна кольору розчинів, випадання осаду). Складіть рівняння окисно-відновних реакцій.

10.2 Окисні властивості калій дихромату

Проведіть дослід аналогічно попередньому, використавши як окисник розчин калій дихромату K₂Cr₂O₇. Відзначте і поясніть зміни, що відбулися (зміна кольору розчинів, випадання осаду). Складіть рівняння окисно-відновних реакцій.

10.3 Відновлення калій нітрату цинком у лужному середовищі

До 1 мл розчину калій нітрату KNO₃ долийте 3 мл 30%-го розчину калій гідроксиду КОН і всипте в розчин пучку порошку цинку. Розчин нагрійте до кипіння і визначте за запахом, який газ утворюється при реакції. Складіть рівняння реакції.

10.4 Взаємодія натрій пероксиду з водою

У пробірку з невеликою кількістю води додайте трохи натрій пероксиду Na₂О₂. Опустіть в пробірку тліючу скіпку; що спостерігається? Випробуйте розчин фенолфталеїном. Складіть рівняння реакції.

10.5 Відновні властивості двовалентного стануму

До 2 мл розчину станум(ІІ) хлориду SnС1₂ долийте надлишок розчину натрій гідроксиду до розчинення осаду, що утворився. До одержаного розчину натрій тетрагідроксостанату(ІІ) добавте декілька крапель розчину бісмут(ІІІ) нітрату Bi(NO₃)₃. Що спостерігається? Складіть рівняння реакцій.

10.6 Окисні властивості натрій нітриту

До 2 мл розчину калій йодиду КІ, підкисленого розведеною сульфатною кислотою, добавте по краплях розчину натрій нітриту NaNO₂. Що спостерігається ? Складіть рівняння реакції.

10.77 Відновні властивості натрій нітриту

До 1 мл розчину калій дихромату K₂Cr₂O₇ додайте декілька крапель концентрованої сульфатної кислоти і 1 мл розчину натрій нітриту NaNO₂. Вміст пробірки підігрійте. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції.

10.8 Відновлення калій перманганату залежно від рН середовища

В три пробірки налийте по 1-2 мл розчину калій перманганату KMnO₄; в одну з пробірок додайте 2-3 краплі розчину сульфатної кислоти, в другу - 1-2 мл концентрованого розчину калій гідроксиду.

У всі три пробірки прилийте по 1-2 мл розчину натрій сульфіту Na₂SO₃. Що спостерігається? Складіть рівняння реакцій.