Номер 1, страница 101 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 15. Электронное строение и химические связи атома углерода. Глава 2. Основные понятия органической химии - номер 1, страница 101.

Условие.

1. Изобразите с помощью электронных формул образование ковалентной связи между атомами углерода и фтора. К какому атому смещено электронное облако?

Решение.

Решение 2.

Для того чтобы изобразить образование ковалентной связи между атомами углерода (C) и фтора (F), необходимо рассмотреть их электронное строение.

Атом углерода (C) находится в IVА группе, 2 периоде периодической системы. Его порядковый номер 6. Электронная формула атома углерода: $1s^2 2s^2 2p^2$. На внешнем электронном слое у углерода 4 валентных электрона. Для завершения внешнего слоя до стабильного октета (8 электронов) атому углерода не хватает 4 электронов, поэтому он может образовать 4 ковалентные связи. Электронная формула валентных электронов в виде точек (структура Льюиса) для углерода: $$ \cdot \underset{\cdot}{\overset{\cdot}{\text{C}}} \cdot $$

Атом фтора (F) находится в VIIА группе, 2 периоде. Его порядковый номер 9. Электронная формула атома фтора: $1s^2 2s^2 2p^5$. На внешнем электронном слое у фтора 7 валентных электронов. Для завершения внешнего слоя до октета атому фтора не хватает 1 электрона, поэтому он образует 1 ковалентную связь. Структура Льюиса для фтора: $$ \colon \underset{\cdot \cdot}{\overset{\cdot \cdot}{\text{F}}} \cdot $$

Один атом углерода для достижения октета взаимодействует с четырьмя атомами фтора. Каждый атом фтора предоставляет один неспаренный электрон для образования общей электронной пары с одним из валентных электронов углерода. В результате образуется молекула тетрафторида углерода ($CF_4$), в которой атом углерода связан с четырьмя атомами фтора четырьмя одинарными ковалентными связями.

Схема образования связей с помощью электронных формул: $$ \cdot \underset{\cdot}{\overset{\cdot}{\text{C}}} \cdot \; + \; 4 \; \cdot \underset{\cdot \cdot}{\overset{\cdot \cdot}{\text{F}}} \colon \longrightarrow \quad \begin{matrix} & & \colon \underset{\cdot\cdot}{\overset{\cdot\cdot}{\text{F}}} \colon & & \\ & & \cdot\cdot & & \\ \colon \underset{\cdot\cdot}{\overset{\cdot\cdot}{\text{F}}} \colon & \cdot\cdot & \text{C} & \cdot\cdot & \colon \underset{\cdot\cdot}{\overset{\cdot\cdot}{\text{F}}} \colon \\ & & \cdot\cdot & & \\ & & \colon \underset{\cdot\cdot}{\overset{\cdot\cdot}{\text{F}}} \colon & & \end{matrix} \quad $$ В этой структуре двойные точки ($\cdot\cdot$) между атомами C и F обозначают общие электронные пары (ковалентные связи), а точки вокруг атомов F — их неподеленные электронные пары.

Второй вопрос касается смещения электронного облака. Смещение электронной плотности в ковалентной связи определяется разницей в электроотрицательности (ЭО) атомов.

Электроотрицательность углерода (ЭО(C)) составляет примерно 2.55 по шкале Полинга.
Электроотрицательность фтора (ЭО(F)) составляет примерно 3.98 по шкале Полинга.

Фтор — самый электроотрицательный элемент. Поскольку электроотрицательность фтора значительно выше электроотрицательности углерода ($ЭО(F) > ЭО(C)$), общая электронная пара в каждой связи C-F будет смещена от атома углерода к атому фтора. В результате на атомах фтора возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атоме углерода — частичный положительный заряд ($\delta+$). Такая связь называется ковалентной полярной.

Ответ: Образование ковалентной связи между углеродом и фтором происходит за счет обобществления электронов с образованием молекулы $CF_4$, электронная формула которой приведена выше. Электронное облако (электронная плотность) в каждой связи C–F смещено к более электроотрицательному атому — атому фтора.