Задачи для выполнения контрольной работы

Для химических элементов определить:

1 Группу и период, в которых находится элемент в периодической таблице.

2 Электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент.

3 Валентные электроны и перечислить все теоретически возможные степени окисления для нормального и возбужденного состояния атома.

4 Привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления.

Номер варианта	Символы химических элементов
	s-	p-	d-	f-
11	87Fr	5B	80Hg	71Lu
12	88Ra	6S	79Au	70Yb
13	56Ba	7N	78Pt	69Tm
14	55Cs	8O	77Ir	68Er
15	38Sr	9F	76Os	67Ho
16	37Rb	13AL	75Re	66Dy
17	55Cs	14Si	74W	65Tb
18	56Ba	15P	73Ta	64Gd
19	87Fr	16S	72Hf	63Eu
20	88Ra	17Cl	57La	62Sm
21	56Ba	31Ca	87Ac	61Pm
22	55Cs	32Ge	104Rf	60Nd
23	87Fr	33As	105Db	59Pr
24	88Ra	34Se	106Sg	58Ce
25	20Ca	35Br	48Cd	90Th
26	4Be	50Sn	47Ag	91Pa
27	3Li	51Sb	46Pd	92U
28	38Sr	52Te	45Rh	93Np
29	20Ca	53I	44Ru	94Pu
30	37Rb	49In	43Tc	95Am
31	19K	81Tl	42Mo	96Cm
32	12Mg	82Pb	41Nb	97Bk
33	11Na	83Bi	40Zr	98Cf
34	4Be	84Po	39Y	99Es
35	3Li	85At	30Zn	100Fm
36	19K	81Tl	29Cu	101Md
37	20Ca	82Rb	28Ni	102No
38	11Na	83Bi	27Co	103Lr
39	12Mg	84Po	26Fe	98Cf
40	38Sr	85At	25Mn	99Es

Химическая связь

При образовании связи атомные орбитали с различной симметрией и энергией преобразуются в такое же количество одинаковых гибридных орбиталей с одинаковой энергией, каждая из которых представляет собой продукт смешения исходных орбиталей. Гибридные орбитали более вытянуты в направлении образования химической связи и обеспечивают лучшее перекрывание.

Рассмотрим образование химических связей в молекуле ВеF2:

Рис. Орбитали молекулы BeF2

В гибридизации участвуют одна 2s- и одна 2р-орбиталь атома бериллия. Такой случай называется sp-гибридизацией. Минимальное отталкивание обеспечивается при их линейном расположении, т.е. под углом 180°. Отсюда становится понятным угол между связями (Be–F), равный 180°, и равноценность связей.

Рассмотрим молекулу ВF3. В возбужденном атоме бора при образовании связей происходит гибридизация трех орбиталей – 2s, 2рх, 2рz:

Рис.. sp2-Гибридизация:

а) исходные 2s-, 2р^x- и 2р^z-орбитали; б – гибридные 2(sp2)g—орбитали

У двух атомов фтора показаны только 2р-электроны, образующие связи.) Три гибридные sp2-орбитали ориентируются так, чтобы отталкивание между ними было минимальным. Поэтому углы между осями гибридных орбиталей, равны 120°. Молекула ВF3 – плоская, связи в ней – равноценные, направленные по углам правильного треугольника.

Рассмотрим молекулу метана СН₄. В гибридизации участвуют s-орбиталь и три p-орбитали, т.е. в насыщенных углеводородах реализуется sp3-гибридизация.

Рис. Ориентация sp3-гибридных орбиталей в молекуле СН4

В этом случае (при sp3-гибридизации) образуются четыре sp3-гибридные орбитали, направленные в пространстве по углам тетраэдра. Углы между осями гибридных орбиталей составляют 109,46°.

Ион аммония NH4+ также имеет тетраэдрическое строение благодаря sp3-гибридизации.

Молекула аммиака NH₃ имеет пирамидальную форму: в вершине пирамиды – атом азота, угол составляет ~107,8°, что согласуется с тетраэдрической конфигурацией при sp3-гибридизации в которой, принимает участие орбиталь неподеленной (несвязывающей) пары электронов:

С этих же позиций участием орбиталей двух неподеленных пар электронов в sp3-гибридизации можно объяснить строение молекулы воды, в которой угол между связями О–Н равен ~104,5°: Вследствие более сильного отталкивания неподеленных электронных пар валентные углы в молекулах NН₃ (107,8°) и Н₂О (104,5°) несколько меньше тетраэдрического (109,5°).

В гибридизации могут участвовать и d-орбитали внешнего или предвнешнего квантового уровня. При образовании комплексного иона [АlF6]3– происходит sp3d2-гибридизация, в которой участвуют вакантные d-орбитали:

 

Рис. Ориентация sp3d2- и d2sp3-гибридных орбиталей

Такие шесть гибридных орбиталей направлены по углам октаэдра. Угол между связями 90°.

В комплексном ионе [Fе(СN)₆]₄ – тип гибридизации d2sp3, геометрическая форма комплекса также октаэдрическая.

Гибридизация с участием d-орбиталей дает и другие структуры молекул и сложных ионов.

Пространственная конфигурация молекул и ионов