Пример 4. Ниже приведены температуры кипения благородных газов:

Ниже приведены температуры кипения благородных газов:

He Ne Ar Kr Xe Rn

Т _кип, ⁰С -268,7 -245,8 -185,7 -153,1 -108 -61,8

Чем объясняется повышение температуры кипения газов в этом ряду?

Решение: С ростом зарядов ядер атомов благородных газов увеличиваются размеры их электронных оболочек, но структура внешнего электронного слоя сохраняется. Поэтому поляризуемость атомов возрастает при переходе от He к Rn, вследствие чего возрастают и силы дисперсионного взаимодействия между ними. Затраты энергии, необходимой на отрыв атомов друг от друга при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние, возрастают. Это и приводит к повышению температуры кипения.

Задачи для самостоятельного решения

41. Какую химическую связь называют ковалентной? Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы CH₃Cl?

42. Назовите два возможных механизма образования ковалентной связи. Дайте пояснение на примере молекулы BF₃ и молекулярного иона BF₄^-. Влияет ли механизм образования ковалентной связи на ее свойства?

43 Что называется кратностью связи? Чему равна кратность, если в образовании связи от двух взаимодействующих атомов участвуют а) 2 электрона, б) 4 электрона, в) 6 электронов? Как влияет увеличение кратности связи на ее длину и энергию? Приведите соответствующие примеры.

44. Чем определяется ковалентность элемента в соединении? В каких случаях ковалентность обычно называют просто валентностью? По конфигурации внешнего электронного слоя атома фосфора покажите его валентные возможности. Какие атомные орбитали участвуют в образовании соединений PCl₃, PCl₅.?

45. Сформулируйте понятия степени окисления и координационного числа. Сравните значения степени окисления, координационного числа и валентности центрального атома следующих соединений: CO₂, OF₂, SO₂, COCl₂, SF₆, BH₄^-.

46. Какие ковалентные связи называются σ- и π-связями? Можно ли считать их энергетически равноценными? Чему равно их число в молекулах, образованных а) только двойными связями, б) простыми и двойными связями? Сколько σ - и π -связей содержат молекулы: SF₆, CCl₄, SO₃, C₂H₂?

47. Как метод валентных связей (ВС) объясняет пространственную конфигурацию молекул? Одинакова ли пространственная конфигурация молекул BF₃ и PF₃?

48. Чем было вызвано появление теории гибридизации? Покажите, какой тип гибридизации атомных орбиталей центрального атома осуществляется при образовании молекулярного иона CO₃^2-, если все три связи C-O равноценны и расположены под углом 120 ⁰. Определите пространственную структуру данного иона.

49. В ионах NH₄⁺ и BH₄^-, как и в молекуле CH₄, химическую связь осуществляют 8 электронов. Какой тип гибридизации валентных орбиталей можно приписать атомам азота и бора в этих ионах? Какую пространственную конфигурацию имеют ионы NH₄⁺ и BH₄^-?

50. Изобразите энергетическую диаграмму молекулярных орбиталей для молекулы F₂. Каков порядок связи и магнитные свойства молекулы? Как повлияет на прочность связи и магнитные свойства молекулы F₂ отрыв одного электрона?

51. Приведите энергетические диаграммы молекулярных орбиталей для частиц N₂⁺, N₂ , N₂^-. Рассчитайте порядок связи, сопоставьте прочность частиц и их магнитные свойства.

52. Используя энергетические диаграммы молекулярных орбиталей, объясните, могут ли существовать ионы O₂^- и O₂⁺? Как влияет переход O₂→O₂^-, O₂→O₂⁺ на порядок и энергию связи образующегося молекулярного иона в сравнении с нейтральной молекулой?

53. Изобразите схему МО и определите порядок связи для газообразных молекул C₂ и O₂. Как можно объяснить более высокую энергию связи в молекуле C₂ (602,5 кДж/моль) по сравнению с O₂ (439,7 кДж/моль)?

54. Какие ковалентные связи называют неполярными и полярными? Что называют дипольным моментом? Какая из молекул: CO₂, H₂O или H₂Sимеет наибольший дипольный момент? Почему?

55. Какая химическая связь называется ионной? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Почему, несмотря на высокую энергию электростатического взаимодействия между разноименно заряженными ионами, температуры плавления и кипения веществ с ионной кристаллической структурой ниже, чем с атомной кристаллической решеткой (алмаз, кремний)?

56. Какие кристаллические структуры называются ионными, атомными, молекулярными и металлическими? Укажите, какой из перечисленных типов структуры имеют кристаллы следующих веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода?

57. Чем отличается структура кристаллов NaCl от структуры кристаллов натрия? Какой вид связи осуществляется в этих кристаллах? Какие кристаллические решетки имеют натрий и хлорид натрия? Чему равно координационное число натрия в этих решетках?

58. Какая химическая связь называется водородной? Почему ее образуют только атомы водорода, которые связаны с атомами наиболее электроотрицательных элементов (назовите их)? Почему для молекул H₂S и HCl в отличие от H₂O и HF образование водородных связей мало характерно?

59. Какие взаимодействия приводят к переходу вещества в конденсированное состояние? Чем объяснить, что метан и вода, имея примерно одинаковую молекулярную массу и примерно равное число электронов, резко отличаются температурами плавления и кипения (Т _плав.(CH₄) = – 161,6 ⁰С, Т _кип..(CH₄) = – 182,5 ⁰С) и теплотой испарения?

60. Назовите виды межмолекулярного взаимодействия. Энергия сублимации (возгонки) кристаллов хлора равна 25 кДж/моль, а энергия диссоциации молекулы хлора (Cl₂ ® 2Cl) равна 243 кДж/моль. Какой вывод можно сделать из этих данных?

Раздел 4

Дата добавления: 2014-11-07