§ 35. Електронегативність хімічних елементів. Полярний і неполярний ковалентний зв’язок

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Яку властивість атома називають електронегативністю?

Електронегативністю називають властивість атома хімічного елемента зміщувати у свій бік електронну пару, спільну з іншим атомом.

Як передбачити особливості ковалентного зв’язку між атомами?

Особливості ковалентного зв’язку можна передбачити за різницею електронегативностей атомів: якщо вона відсутня (атоми одного елемента або елементів з однаковою електронегативністю), зв’язок є неполярним. Якщо спільна електронна пара зміщується до більш електронегативного елемента — зв’язок є полярним.

Атом якого елемента є більш електронегативним — Оксигену чи Карбону?

Більш електронегативним є атом Оксигену, оскільки за шкалою Полінга (таблиця 6 у підручнику) його значення становить $3,5$, тоді як у Карбону воно дорівнює $2,5$.

Чому в таблиці 6 немає значень електронегативності Гелію, Неону й Аргону?

Значень електронегативності для цих елементів немає тому, що вони є інертними газами. Їхні атоми мають завершений зовнішній енергетичний рівень і за звичайних умов не утворюють хімічних зв’язків (не сполучаються з іншими атомами).

Складіть ряд усіх неметалічних елементів 1—3 періодів за збільшенням їхньої електронегативності.

Ряд неметалічних елементів за збільшенням їхньої електронегативності (згідно з таблицею 6) виглядає так:
$\text{Si} (1,8) \rightarrow \text{B} (2,0) \rightarrow \text{H} (2,1), \text{P} (2,1) \rightarrow \text{C} (2,5), \text{S} (2,5) \rightarrow \text{N} (3,0), \text{Cl} (3,0) \rightarrow \text{O} (3,5) \rightarrow \text{F} (4,0)$.

Запишіть графічний варіант електронної формули атома Хлору.

Атом Хлору ($\text{Cl}$) має порядковий номер 17, тому на його зовнішньому енергетичному рівні знаходиться 7 електронів (електронна формула $...3s^2 3p^5$). Графічний варіант формули зовнішнього рівня виглядає так: на $3s$-підрівні одна пара електронів $[\uparrow\downarrow]$, на $3p$-підрівні дві пари електронів та один неспарений електрон $[\uparrow\downarrow][\uparrow\downarrow][\uparrow]$.

Запишіть повну електронну і графічну формули молекули хлороводню.

Повна електронна формула молекули хлороводню відображає спільну електронну пару та неподілені електронні пари атома Хлору:
$\text{H} : \ddot{\text{Cl}} :$
Графічна формула молекули хлороводню, де спільна пара електронів позначена рискою, має вигляд:
$\text{H} — \text{Cl}$

Скориставшись інформацією, наведеною в таблиці 6, укажіть формули молекул з полярним і неполярним ковалентним зв’язком: $I_2$, $CO_2$, $SF_4$, $PH_3$, $Cl_2O_7$.

До молекул з неполярним ковалентним зв’язком належать:

• $I_2$ (утворена однаковими атомами);
• $PH_3$ (згідно з таблицею 6, Гідроген і Фосфор мають однакову електронегативність — $2,1$).

До молекул з полярним ковалентним зв’язком належать:

• $CO_2$, $SF_4$ та $Cl_2O_7$ (оскільки вони утворені атомами елементів із різною електронегативністю).

У якій молекулі ковалентний зв’язок більш полярний — $HCl$ чи $HI$?

Ковалентний зв’язок у молекулі $HCl$ є більш полярним. Це пояснюється тим, що Хлор розташований вище за Йод у VII групі, отже, він має більшу електронегативність ($3,0$ проти $2,5$ для Йоду, якщо брати довідкові дані, або зважаючи на загальну закономірність зміни електронегативності в групі). Більша різниця електронегативностей у парі $H-Cl$ порівняно з $H-I$ зумовлює більшу полярність зв’язку.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про електронегативність хімічних елементів, неполярний і полярний ковалентний зв’язок.

• Електронегативність — це властивість атома зміщувати до себе електронну пару, спільну з іншим атомом. Вона зростає в періодах зліва направо та в головних підгрупах знизу догори.
• Ковалентний неполярний зв’язок утворюється між атомами з однаковою електронегативністю (спільна електронна пара не зміщена).
• Ковалентний полярний зв’язок виникає між атомами елементів із різною електронегативністю (спільна електронна пара зміщена до більш електронегативного атома).

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чому Флуор вважається найбільш електронегативним елементом і як це пов’язано з будовою його атома?»

Відповідь: Флуор має найбільшу електронегативність, тому що у нього найменший радіус атома серед елементів другого періоду (окрім інертного Неону) та великий заряд ядра, що дозволяє йому найсильніше притягувати спільні електронні пари.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

365. Як впливає електронегативність атомів на хімічний зв’язок між ними?

Електронегативність визначає здатність атома зміщувати у свій бік спільну електронну пару. Різниця електронегативностей атомів зумовлює вид зв’язку: якщо вона відсутня — зв’язок неполярний, якщо вона є (але недостатня для повного переходу електрона) — зв’язок полярний.

366. Укажіть відмінність між неполярним і полярним ковалентним зв’язком.

Головна відмінність полягає у розміщенні спільної електронної пари: у неполярному зв’язку вона належить обом атомам однаковою мірою (не зміщена), а у полярному — зміщена в бік атома з більшою електронегативністю.

367. Чому атоми, сполучені ковалентним зв’язком, можуть набувати невеликих зарядів?

Атоми набувають часткових зарядів (позначаються $\delta+$ та $\delta-$) через зміщення спільної електронної пари. Більш електронегативний атом сильніше притягує електрони, набуваючи часткового негативного заряду, а менш електронегативний атом — часткового позитивного заряду.

368. Серед наведених формул укажіть ті, що відповідають речовинам з неполярним і полярним ковалентним зв’язком: $H_2S, SiO_2, P_4, CF_4, NCl_3$. Поясніть ваш вибір.

• З неполярним зв’язком:
  • $P_4$ (утворена однаковими атомами);
  • $NCl_3$ (згідно з таблицею 6, Нітроген і Хлор мають однакову електронегативність — $3,0$).
• З полярним зв’язком:
  • $H_2S$, $SiO_2$, $CF_4$ (утворені атомами елементів із різною електронегативністю, що призводить до зміщення електронної пари).

ПОМІРКУЙМО

369. Символи хімічних елементів часто розміщені у формулах сполук за збільшенням електронегативності елементів. Укажіть серед наведених формул такі, у яких немає зазначеної послідовності: $Na_2CO_3, NH_3, SiO_2, H_2S, NaOH, CH_4, HNO_3$.

Зазначена послідовність (від меншої електронегативності до більшої) порушена у формулах:

1. $NH_3$ — Нітроген ($3,0$) записаний перед Гідрогеном ($2,1$).
2. $CH_4$ — Карбон ($2,5$) записаний перед Гідрогеном ($2,1$).
3. $NaOH$ — Оксиген ($3,5$) має більшу електронегативність, ніж Гідроген ($2,1$), але стоїть перед ним.

АНАЛІЗУЙМО

370. Позначте часткові заряди атомів, використавши літеру $\delta$, у формулах молекул $OF_2$, $CH_4$ і $SiCl_4$. Який зв’язок у цих молекулах найбільш полярний, а який — найменш полярний?

Розподіл зарядів (згідно з таблицею 6):

• $\text{O}^{\delta+} \text{F}^{\delta-}_2$ (EN: O = 3,5; F = 4,0; $\Delta = 0,5$)
• $\text{C}^{\delta-} \text{H}^{\delta+}_4$ (EN: C = 2,5; H = 2,1; $\Delta = 0,4$)
• $\text{Si}^{\delta+} \text{Cl}^{\delta-}_4$ (EN: Si = 1,8; Cl = 3,0; $\Delta = 1,2$)

Висновок: Найбільш полярним є зв’язок у $\text{SiCl}_4$ ($\Delta = 1,2$), а найменш полярним — у $\text{CH}_4$ ($\Delta = 0,4$).

371. Укажіть правильне закінчення речення «Значення електронегативності Калію та Кальцію становлять відповідно …»: а) 0,8 і 1,0; б) 1,0 і 0,8; в) 1,0 і 1,2; г) 0,8 і 0,6.

Правильна відповідь: а) 0,8 і 1,0.
Пояснення: Калій і Кальцій розташовані у 4-му періоді. Калій (група I) стоїть перед Кальцієм (група II). Електронегативність у періоді зростає зліва направо, тому у Кальцію вона має бути вищою. Також вони розташовані під Натрієм (0,9) і Магнієм (1,2) відповідно, а в групах електронегативність знизу догори зростає (отже, у Калію та Кальцію вона має бути меншою, ніж у їхніх “сусідів” зверху). Значення 0,8 і 1,0 відповідають цій закономірності.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

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

• Електронегативність — Electronegativity
• Ковалентний полярний зв’язок — Polar covalent bond
• Ковалентний неполярний зв’язок — Nonpolar covalent bond
• Спільна електронна пара — Shared electron pair
• Частковий заряд — Partial charge
• Зміщення електронної густини — Displacement of electron density

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

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

Приклад заповнення: