Тип гибридизации и пространственная конфигурация молекул

Тип молекулы, иона	Валентные орбитали	Пространственная конфигурация	Пространственное изображение	Примеры	Число гибридных орбиталей
АВ2	p2 чистые	угловая		H2S
sp	линейная		BeF2 C2H2
АВ3	p3 чистые	пирамидальная		PH3
sp2	треугольная		BF3 CO32-
АВ4	sp3	тетраэдр		CH4 CCl4
dsp2	квадратная		[PdCl4]2-
АВ5	sp3d	тригональная бипирамида		PCl5 PF5
АВ6	sp3d2	октаэдр		SF6

Окончание таблицы 5

АВ7	sp3d3	пентагональная бипирамида		IF7
АВ8	sp3d4	куб		[PdF8]4-

 

Ионная связь образуется между элементами, резко различающимися по значениям их электроотрицательности.

Так, например, в молекуле NaCl ионная связь образуется не за счет общих электронных пар, а за счет передачи электрона более электроотрицательному атому и электростатического притяжения образующихся противоположно заряженных ионов, например, NaF:

 

Схема 2. Схематическое изображение образования NaF

Свойства ионной связи

Ненаправленность.

Электрическое поле иона имеет сферический характер, следовательно, для ионной химической связи не характерна направленность.

Ненасыщаемость.

Ион способен взаимодействовать со многими соседними ионами противоположного знака, число которых зависит от зарядов ионов и соотношений геометрических размеров.

Ионная химическая связь проявляется в твердых веществах с ионной кристаллической решеткой.

Пример 13. Какой тип гибридизации атомных орбиталей бериллия (Be) осуществляется в молекуле фторида бериллия (BeF₂)?

Дано: BeF₂.

Найти: тип гибридизации в молекуле BeF₂.

Решение: Электронная конфигурация атома бериллия в основном состоянии записывается как 1s²2s², то есть у атома отсутствуют неспаренные (валентные) орбитали:

Химические связи может образовывать лишь атом, находящийся в возбужденном состоянии (Ве^*) с конфигурацией 1s² 2s¹ 2p¹ и имеющий по одному неспаренному электрону на 2s- и на 2p- орбиталях:

Электроны на этих двух орбиталях подвергаются гибридизации по sp-типу. Этот тип гибридизации дает линейную конфигурацию молекулы BeF₂ (валентный угол 180º).

Ответ: Атомные орбитали Ве, участвующие в образовании молекулы находятся в состоянии sp-гибридизации.

Пример 14. Сера образует химические связи с калием, водородом, бромом и углеродом. Какие из связей наиболее и наименее полярны? Укажите, в сторону какого атома смещается общая электронная пара?

Дано: S, K, H, Br, C.

Найти: ∆χ(S – K), ∆χ(S - H), ∆χ(S – Br), ∆χ(S – C) -?

Решение: Используя значения относительных электроотрицательностей атомов (Приложение 3 табл. 1), находим разность относительных электроотрицательностей (∆χ) серы и элемента, образующего с ней химическую связь:

а) ∆χ(S – K) = 2,6 – 0,91 = 1,69, электронная пара смещена в сторону атома серы;

б) ∆χ(S – H) = 2,6 – 2,1 = 0,5, электронная пара смещена в сторону атома серы;

в) ∆χ(S – Br) = 2,6 – 2,74 = -0,14, электронная пара смещена в сторону атома брома;

г) ∆χ(S – C) = 2,6 – 2,5 = 0,1, электронная пара смещена в сторону атома серы.

Чем больше по абсолютной величине разность относительных электроотрицательностей, тем более полярна связь. В данном примере наиболее полярной является связь сера – калий, наименее полярной – связь сера – углерод.

Ответ: Наиболее полярной является связь сера – калий, наименее полярной – связь сера – углерод. ∆χ(S – K) = 1,69 (электронная пара смещена в сторону атома серы); ∆χ(S – H) = 0,5 (электронная пара смещена в сторону атома серы); ∆χ(S – Br) = -0,14 (электронная пара смещена в сторону атома брома); ∆χ(S – C) = 0,1 (электронная пара смещена в сторону атома серы).

Пример 15. Длина диполя молекулы НСl равна 0,22∙10^{-8 см. Вычислите электрический момент диполя.}

Дано: молекула HCl; l (H-Cl) = 0,22∙10^-8 см= 2,2∙10^{-11 м}; q = 1,60∙10^-19 Кл.

Найти: μ молекулы НСl -?

Решение: Э лектрический момент диполя рассчитывается по формуле:

μ = q∙ l

μ = 1,60∙10^-19 ∙2,2∙10^-11 = 3,52∙10^-30 Кл∙м = = 3,52∙10^-30/(3,33∙10^-30) = 1,06 D.

Ответ: Электрический момент диполя молекулы НСl равн 1,06 D.