Номер 5, страница 33 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 4. Химическая связь. Агрегатные состояния. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 5, страница 33.

Условие.

5. Опишите строение молекулы $HCN$. Составьте электронную формулу молекулы. Определите её геометрию.

Решение.

Решение 2.

Решение

Описание строения молекулы HCN

Молекула циановодорода ($HCN$), или синильной кислоты, состоит из трех атомов: водорода (H), углерода (C) и азота (N). Валентные электроны атомов: H – 1, C – 4, N – 5.

Центральным атомом является углерод, так как он наименее электроотрицателен (не считая водород) и способен образовывать наибольшее число связей. Атом углерода в молекуле $HCN$ находится в состоянии $sp$-гибридизации. Две гибридные $sp$-орбитали располагаются под углом $180^\circ$. Одна $sp$-орбиталь углерода перекрывается с $1s$-орбиталью атома водорода, образуя $\sigma$-связь H-C. Вторая $sp$-орбиталь углерода перекрывается с $sp$-гибридной орбиталью атома азота, образуя $\sigma$-связь C-N. Две негибридные $p$-орбитали атома углерода ($p_y$ и $p_z$) взаимно перпендикулярны и перекрываются с соответствующими $p$-орбиталями атома азота, образуя две $\pi$-связи. Таким образом, между атомами углерода и азота образуется тройная связь (одна $\sigma$ и две $\pi$). На атоме азота также остается одна неподеленная электронная пара, которая занимает его вторую $sp$-гибридную орбиталь.

Ответ: В молекуле $HCN$ центральный атом углерода находится в состоянии $sp$-гибридизации, связан одинарной ковалентной $\sigma$-связью с атомом водорода и тройной ковалентной связью (одна $\sigma$ и две $\pi$) с атомом азота. Атом азота также $sp$-гибридизован и имеет одну неподеленную электронную пару.

Составление электронной формулы молекулы

Электронная формула, или формула Льюиса, строится исходя из общего числа валентных электронов. Для молекулы $HCN$ оно равно $1 (H) + 4 (C) + 5 (N) = 10$. Эти электроны распределяются так, чтобы для атомов углерода и азота выполнялось правило октета (8 электронов на внешней оболочке), а для водорода – правило дублета (2 электрона). Это достигается путем образования одной общей электронной пары между H и C (одинарная связь), трех общих пар между C и N (тройная связь) и наличия одной неподеленной пары у атома азота.

Ответ: Электронная формула молекулы $HCN$ имеет вид $H-C \equiv N:$.

Определение её геометрии

Геометрия молекулы определяется на основе теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR). Центральный атом углерода образует связи с двумя другими атомами (две области связей - одна одинарная, одна тройная) и не имеет неподеленных электронных пар. Две области связывающих электронов располагаются в пространстве так, чтобы отталкивание между ними было минимальным, что достигается при их расположении на одной прямой.

Ответ: Молекула $HCN$ имеет линейную геометрию. Все три атома лежат на одной прямой, валентный угол $H-C-N$ равен $180^\circ$.