Прыклады пытанняў па абмеркаванні кавалентных сувязяў
Пендахулуан
Кавалентная сувязь — гэта тып хімічнай сувязі, пры якой два атамы маюць адну ці больш электронаў для дасягнення стабільнай электроннай канфігурацыі, напрыклад, у высакародных газах. Гэтая сувязь звычайна ўзнікае паміж атамамі неметалаў, якія маюць адносна высокую электраадмоўнасць і істотна не адрозніваюцца. Утварэнне кавалентнай сувязі адыгрывае вырашальную ролю як у арганічнай, так і ў неарганічнай хіміі і з'яўляецца асновай многіх злучэнняў, з якімі мы сутыкаемся кожны дзень. У гэтым артыкуле мы абмяркуем некалькі прыкладаў, якія ўключаюць кавалентныя сувязі, і прапануем рашэнні, якія дапамогуць нам лепш іх зразумець.
Прыклады пытанняў і абмеркаванне
Пытанне 1
Вызначце тып і колькасць кавалентных сувязей, якія ўтвараюцца ў малекуле H2O (вады).
Абмеркаванне:
Малекула вады складаецца з аднаго атама кіслароду (О) і двух атамаў вадароду (Н).
1. Электронная канфігурацыя:
– Кісларод: 1s² 2s² 2p⁴ (усяго 8 электронаў)
– Вадарод: 1s¹ (усяго 1 электрон)
Кіслароду патрэбныя яшчэ два электроны, каб дасягнуць актэтнай канфігурацыі (8 электронаў у яго крайняй абалонцы), у той час як кожнаму атаму вадароду патрэбен адзін электрон, каб дасягнуць дуплетнай канфігурацыі (2 электроны ў K-абалонцы).
2. Утварэнне кавалентных сувязяў:
– Кожны атам вадароду мае адзін агульны электрон з атамам кіслароду.
– Кісларод мае два агульныя электроны з двума атамамі вадароду, па адным на кожны атам.
Такім чынам, у малекуле H2O утвараюцца дзве кавалентныя сувязі, адна паміж атамам кіслароду і атамам вадароду адпаведна.
Пытанне 2
Напішыце структуру Льюіса для малекулы метану (CH₄).
Абмеркаванне:
Метан складаецца з аднаго атама вугляроду (C) і чатырох атамаў вадароду (H).
1. Электронная канфігурацыя:
– Вуглярод: 1s² 2s² 2p² (усяго 6 электронаў)
– Вадарод: 1s¹ (усяго 1 электрон)
Вуглярод мае чатыры валентныя электроны (2s² 2p²), і для дасягнення актэта яму патрэбныя яшчэ чатыры электроны.
2. Утварэнне кавалентных сувязяў:
— Кожны атам вадароду мае адзін агульны электрон з атамам вугляроду.
– Вуглярод мае чатыры агульныя электроны з чатырма атамамі вадароду, па адным на кожны атам.
Структура метану паводле Льюіса выглядае наступным чынам:
"
H
|
H – C – H
|
H
"
Вуглярод знаходзіцца ў цэнтры з чатырма адзінарнымі кавалентнымі сувязямі з чатырма атамамі вадароду.
Пытанне 3
Вызначце структуру Льюіса і форму малекулы вуглякіслага газу (CO₂).
Абмеркаванне:
Вуглякіслы газ складаецца з аднаго атама вугляроду (C) і двух атамаў кіслароду (O).
1. Электронная канфігурацыя:
– Вуглярод: 1s² 2s² 2p² (усяго 6 электронаў)
– Кісларод: 1s² 2s² 2p⁴ (усяго 8 электронаў)
У вугляроду чатыры валентныя электроны, а ў кожнага атама кіслароду — шэсць. Для актэта вугляроду патрэбныя яшчэ чатыры электроны, а кожнаму атаму кіслароду — яшчэ два.
2. Утварэнне кавалентных сувязяў:
– Вуглярод мае два агульныя электроны з кожным атамам кіслароду.
- Паміж вугляродам і кожным атамам кіслароду ўтвараюцца дзве падвойныя кавалентныя сувязі.
Структура CO₂ па Льюісу выглядае наступным чынам:
"
O = C = O
"
Малекулярная форма лінейная з вуглом сувязі 180°.
Пытанне 4
Вылічыце агульную колькасць валентных электронаў і намалюйце структуру Льюіса для малекулы аміяку (NH₃).
Абмеркаванне:
Аміяк складаецца з аднаго атама азоту (N) і трох атамаў вадароду (H).
1. Электронная канфігурацыя:
– Азот: 1s² 2s² 2p³ (усяго 7 электронаў)
– Вадарод: 1s¹ (усяго 1 электрон)
Азот мае пяць валентных электронаў, і для актэта яму патрэбныя яшчэ тры электроны.
2. Агульная колькасць валентных электронаў:
– Азот: 5 валентных электронаў.
– Вадарод (3 атамы): 3 электроны (1 электрон на атам).
Агульная колькасць валентных электронаў = 5 + 3 = 8 валентных электронаў.
3. Утварэнне кавалентных сувязяў:
– Азот мае адзін агульны электрон з кожным атамам вадароду.
Структура Льюіса для NH₃ выглядае наступным чынам:
"
H
|
H – N – H
|
"
А пара свабодных электронаў (непадзяленая пара) знаходзіцца ў азоте.
Пытанне 5
Намалюйце і растлумачце структуру Льюіса для нітрат-іона (NO₃⁻).
Абмеркаванне:
Нітрат-іон — гэта поліатамнае злучэнне з адным азотам (N) і трыма атамамі кіслароду (O), а таксама адмоўным зарадам.
1. Электронная канфігурацыя:
– Азот: 1s² 2s² 2p³ (усяго 7 электронаў)
– Кісларод: 1s² 2s² 2p⁴ (усяго 8 электронаў)
Азот мае пяць валентных электронаў, а кожны атам кіслароду — шэсць валентных электронаў.
2. Агульная колькасць валентных электронаў:
– Азот: 5 электронаў.
– Кісларод (3 атамы): 18 электронаў (6 электронаў на атам).
– Дадаткова з-за адмоўных іёнаў: 1 электрон.
Агульная колькасць валентных электронаў = 5 + 18 + 1 = 24 валентныя электроны.
3. Утварэнне кавалентных сувязей і атрыманне структур Льюіса:
— Азот утварае падвойную сувязь з адным з атамаў кіслароду і адзінарную сувязь з двума іншымі атамамі кіслароду.
– Раўнамернае размеркаванне адмоўнага зарада паміж двума атамамі кіслароду з адзінарнымі сувязямі ўключае рэзананс.
Структура Льюіса для NO₃⁻ выглядае наступным чынам:
"
O
/
УКЛ.=О
"
Але для апісання дэлакалізацыі электронаў неабходна дадаць знак рэзанансу.
Выснова
Кавалентная сувязь — гэта фундаментальная канцэпцыя ў хіміі, дзе атамы падзяляюць электроны для дасягнення стабільнасці. Разуменне таго, як маляваць структуры Льюіса, лічыць валентныя электроны і вызначаць малекулярныя формы, з'яўляецца неабходным навыкам для больш глыбокага разумення хімічных працэсаў. Спадзяемся, што з дапамогай прыведзеных вышэй прыкладаў чытачы атрымаюць лепшае разуменне ўтварэння і характарыстык кавалентных сувязей.
