§ 32. Будова молекул складних речовин

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як сполучаються атоми в молекулах складних речовин?

Атоми в молекулах складних речовин сполучаються переважно за допомогою ковалентного зв’язку (полярного або неполярного).

Які види моделей молекул використовують у хімії?

У хімії використовують масштабні та кулестержневі моделі молекул, а також моделі, створені за допомогою комп’ютерних програм.

Простим, подвійним чи потрійним ковалентним зв’язком сполучені атоми в молекулі води?

Атоми в молекулі води ($H_2O$) сполучені простим (одинарним) ковалентним зв’язком, оскільки між атомом Оксигену та кожним атомом Гідрогену утворюється одна спільна електронна пара.

Запишіть електронну формулу атома Карбону і зобразіть її графічний варіант.

Електронна формула атома Карбону в основному стані: $1s^2 2s^2 2p^2$.

Графічний варіант електронної будови атома Карбону (зовнішній рівень):
$2p \ \boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\phantom{\uparrow}}$
$2s \ \boxed{\uparrow\downarrow}$

Скільки неспарених електронів в атомі Карбону, атомі Оксигену?

В атомі Карбону в основному стані містяться два неспарених електрони (на $2p$-підрівні). В атомі Оксигену також є два неспарених електрони (на $2p$-підрівні).

Зобразіть графічну формулу молекули вуглекислого газу.

Графічна формула молекули вуглекислого газу ($CO_2$):
$O=C=O$

Яким зв’язком — простим, подвійним чи потрійним — сполучений атом Карбону з кожним атомом Оксигену в цій молекулі?

У молекулі вуглекислого газу атом Карбону сполучений з кожним атомом Оксигену подвійним ковалентним зв’язком.

Чи так само атом Сульфуру сполучається з двома атомами Оксигену, як і атом Карбону?

Атом Сульфуру сполучається з Оксигеном інакше, ніж атом Карбону. Молекула вуглекислого газу ($CO_2$) має лінійну будову, тоді як молекула сірчистого газу ($SO_2$) — кутову через наявність неподіленої електронної пари в атома Сульфуру.

Запишіть електронну формулу атома Сульфуру і зобразіть її графічний варіант.

Електронна формула атома Сульфуру в основному стані: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$.
Для утворення чотирьох зв’язків (як у $SO_2$) атом Сульфуру переходить у збуджений стан, де один електрон із $3p$-підрівня переходить на $3d$-підрівень.
Електронна формула збудженого стану ($S^*$): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3 3d^1$.

Графічний варіант (для збудженого стану):
$3d \ \boxed{\uparrow}\boxed{\phantom{\uparrow}}\boxed{\phantom{\uparrow}}\boxed{\phantom{\uparrow}}\boxed{\phantom{\uparrow}}$
$3p \ \boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}$
$3s \ \boxed{\uparrow\downarrow}$

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про утворення молекул складних речовин з атомів і види моделей молекул.

Атоми в молекулах складних речовин сполучаються між собою ковалентними зв’язками, утворюючи структури різної форми: лінійні, кутові, пірамідальні тощо. Для наочного зображення будови речовин у хімії використовують масштабні моделі (відображають співвідношення розмірів атомів і заповнення простору) та кулестержневі моделі (демонструють взаємне розміщення атомів і напрямки хімічних зв’язків).

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям.

Запитання: «Чому валентний кут у молекулі води становить $104,5^\circ$, а не $180^\circ$, що зробило б молекулу лінійною?»

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Повна відповідь має враховувати не лише зв’язувальні електронні пари, а й вплив неподілених електронних пар атома Оксигену, які відштовхують зв’язки, викривляючи форму молекули.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

335. Поясніть, як відбувається утворення молекули хлороводню HCl з атомів.

Атом Гідрогену ($1s^1$) має один неспарений електрон. Атом Хлору ($...3s^2 3p^5$) також має один неспарений електрон на зовнішньому рівні. Під час зближення атомів їхні неспарені електрони об’єднуються, утворюючи одну спільну електронну пару. Це призводить до виникнення ковалентного полярного зв’язку.

336. Чим різняться масштабна і кулестержнева моделі молекули?

Масштабна модель відображає реальні відносні розміри атомів та їхнє просторове перекривання (сфери накладаються одна на одну). Кулестержнева модель схематична: атоми (кульки) рознесені у просторі та з’єднані стержнями, що дозволяє краще бачити валентні кути та кількість зв’язків.

337. Зобразіть графічну формулу молекули: а) за її спрощеною електронною формулою O::N:Cl; б) за її хімічною формулою Cl2O.

а) Графічна формула для $O::N:Cl$:
$O=N-Cl$

б) Графічна формула для $Cl_2O$:
$Cl-O-Cl$

АНАЛІЗУЙМО

338. Укажіть правильне закінчення речення «У молекулі HCN між атомами є …»:

Правильна відповідь: а) один простий і один потрійний зв’язок.
Пояснення: Атом Гідрогену сполучений з атомом Карбону простим зв’язком ($H-C$), а атом Карбону з атомом Нітрогену — потрійним ($C\equiv N$). Графічна формула: $H-C\equiv N$.

339. Запишіть повну електронну формулу молекули амоніаку NH3 і зобразіть графічну формулу цієї молекули.

Повна електронна формула молекули амоніаку:

Графічна формула молекули амоніаку:

(атоми Гідрогену приєднані до Нітрогену одинарними зв’язками).

Поясніть, чому всі атоми молекули NH3 не розміщені на одній площині (мал. 87, а).

Атоми в молекулі амоніаку не розміщені в одній площині через наявність у атома Нітрогену неподіленої електронної пари. Ця пара займає певний об’єм простору і відштовхує спільні електронні пари (зв’язки $N-H$) сильніше, ніж вони відштовхуються між собою, надаючи молекулі форму трикутної піраміди.

ШАНС ДЛЯ ТВОРЧОСТІ

340. На малюнку 87, б зображено масштабну модель молекули сірчаної кислоти H2SO4. Використавши її, складіть графічну формулу молекули кислоти.

Графічна формула молекули сірчаної кислоти:

Опишіть електронну будову атома Сульфуру, яка зумовлює утворення цієї молекули.

Для утворення шести ковалентних зв’язків атом Сульфуру переходить у збуджений стан. При цьому один електрон із $3s$-орбіталі та один електрон із $3p$-орбіталі переходять на вільні $3d$-орбіталі. Конфігурація валентного шару стає $3s^1 3p^3 3d^2$, що дає шість неспарених електронів, здатних утворити хімічні зв’язки.

У КОМАНДІ

341. З’ясуйте, у який колір забарвлені кульки-атоми кожного хімічного елемента в моделях молекул, наведених у підручнику.

На основі аналізу моделей молекул у підручнику складено таблицю відповідності кольорів:

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

342. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Молекула — Molecule
• Складна речовина — Compound
• Ковалентний зв’язок — Covalent bond
• Просторова будова — Spatial structure
• Масштабна модель — Space-filling model
• Кулестержнева модель — Ball-and-stick model
• Електронна формула — Electronic formula
• Графічна формула — Structural formula
• Неспарені електрони — Unpaired electrons
• Перекривання орбіталей — Orbital overlap

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

343. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад заповнення таблиці самооцінювання: