Пример решения 2.1

Определить полярность связей и полярность молекулы в целом.

Какова пространственная структура молекулы?

Каков тип гибридизации центрального атома в молекуле и валентный угол между связями?

2.1.3. Сколько σ- и π- связей содержит молекула?

Для ответа на вопросы задания рассмотрим молекулу CdI₂.

2.1.1. Сначала определяем тип гибридизации центрального атома. Для этого выписываем валентные электроны центрального атома ₄₈Cd.

Затем 5 s электроны переводим в возбужденное состояние.

Таким образом, Cd предоставляет на связь два неспаренных электрона.

Далее выписываем валентные электроны йода.

У йода имеется один неспаренный электрон. Следовательно, согласно Льюису молекула CdI₂ выглядит следующим образом:

^.

Далее изображаем молекулу CdI₂ с использованием представлений о гибридизации орбиталей центрального атома.

Отмечаем, что у Cd имеются две внешние орбитали: s и р. Представим s - и р -орбитали на рис. 2.1.

Рис. 2.1

Таким образом, с одной р -орбиталью йода кадмий связывается с помощью s -орбитали, а с другой – с помощью р -орбитали. Так как связи отличаются по форме и энергии, то такая молекула не будет устойчивой. Для образования устойчивой молекулы в центральном атоме происходит процесс гибридизации валентных орбиталей, который показан на рис. 2.2.

Рис. 2.2

Гибридизация – процесс, в результате которого происходит перестройка валентных орбиталей центрального атома и образование смешанных гибридных орбиталей, одинаковых по форме и энергии.

Таким образом, при гибридизации s - и p -орбиталей образуются две равноценные sp -гибридные орбитали (s + p = 2 sp). По аналогии: s + p + p = 3 sp ², образуются три равноценные sp ²-гибридные орбитали; s + p + p + p = 4 sp ³, образуются четыре равноценные sp ³-гибридные орбитали.

Гибридные орбитали центрального атома располагаются под определенным углом (валентный угол), чтобы образовалась устойчивая молекула: при гибридизации типа sp валентный угол составляет 180 ^о; sp ² – 120 ^о; sp ³ – 109 ^о. Расположение гибридных орбиталей под определенным углом показано в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Тип гибридизации:	sp	sp ^2	sp ^3
Расположение гибридных орбиталей в простран-стве
Теоретический валентный угол	180 ^о	120 ^о	109 ^о

В соответствии с данными табл. 2.1 в молекуле CdI₂ реализуется sp -гибридизация, и валентный угол составляет 180 ^о.

Чтобы изобразить молекулу в целом, остается показать перекрывание полученных гибридных орбиталей центрального атома с валентными орбиталями боковых атомов. В случае рассматриваемой молекулы CdI₂ боковым атомом является ₅₃I. Так как это р -элемент, то его валентные наружные электроны имеют орбиталь в виде гантели. В случае, если это будет s -элемент, то форма орбитали в виде шара.

"Подводя" валентные орбитали йода к гибридным орбиталям кадмия, получаем схему молекулы CdI₂ (рис. 2.3).

Дата добавления: 2014-10-23