Номер 3, страница 218 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 41. Генетическая связь между различными классами углеводородов. Глава 3. Углеводороды - номер 3, страница 218.

Условие.

3. Что называют полярностью ковалентной связи; поляризуемостью?

Решение.

Решение 2.

Полярность ковалентной связи

Полярность ковалентной связи — это свойство, возникающее из-за неравномерного распределения электронной плотности между двумя атомами, образующими связь. Причиной этого является различие в их электроотрицательности.

Электроотрицательность ($\chi$) — это фундаментальная химическая характеристика атома, которая определяет его способность притягивать к себе общие электронные пары в химической связи. Когда связь образуют атомы с разной электроотрицательностью, общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома.

В результате такого смещения на более электроотрицательном атоме возникает избыточная электронная плотность, и он приобретает частичный отрицательный заряд, который обозначается как $\delta^-$. На атоме с меньшей электроотрицательностью, наоборот, возникает недостаток электронной плотности и, соответственно, частичный положительный заряд $\delta^+$.

Такая связь, в которой есть разделение зарядов, называется полярной ковалентной связью. Система из двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов, расположенных на некотором расстоянии, называется диполем. Количественной мерой полярности связи является дипольный момент ($\mu$), который определяется как произведение величины заряда $q$ на расстояние между центрами зарядов (длину связи) $l$: $$ \mu = q \cdot l $$ Чем больше разница в электроотрицательности ($\Delta\chi$) атомов, тем выше полярность связи и больше величина дипольного момента.

Пример: в молекуле хлороводорода ($\text{HCl}$) хлор более электроотрицателен, чем водород. Электронная пара смещена к хлору, поэтому на атоме хлора возникает заряд $\delta^-$, а на атоме водорода — $\delta^+$. Связь $\text{H}^{\delta+}-\text{Cl}^{\delta-}$ является полярной.

Если же связь образована атомами с одинаковой электроотрицательностью (например, в молекулах $\text{H}_2, \text{O}_2, \text{Cl}_2$), электронная плотность распределяется симметрично, и такая связь называется неполярной ковалентной связью. Ее дипольный момент равен нулю.

Ответ: Полярность ковалентной связи — это смещение общей электронной пары к одному из связанных атомов (более электроотрицательному), что приводит к возникновению на атомах частичных электрических зарядов ($\delta^+$ и $\delta^-$) и образованию диполя.

Поляризуемость

Поляризуемость — это способность электронной оболочки атома, иона или молекулы деформироваться (поляризоваться) под действием внешнего электрического поля. В результате этой деформации в изначально неполярной частице может возникнуть или в уже полярной частице измениться дипольный момент. Этот возникший диполь называют наведенным или индуцированным.

Внешнее электрическое поле может создаваться, например, соседними ионами или полярными молекулами. Под его воздействием электронное облако частицы смещается относительно положительно заряженных ядер. Центры положительного и отрицательного зарядов перестают совпадать, и частица приобретает временный дипольный момент.

Важно различать полярность и поляризуемость:

• Полярность — это постоянная характеристика, связанная с наличием постоянного дипольного момента из-за разницы в электроотрицательности атомов в молекуле (например, $\text{HCl}$).
• Поляризуемость — это мера легкости, с которой в частице может быть создан индуцированный (временный) диполь под действием внешнего поля.

Даже неполярные молекулы (например, $\text{I}_2$ или $\text{CH}_4$) обладают поляризуемостью.

Величина поляризуемости зависит от нескольких факторов:

1. Количество электронов и размер частицы: Чем больше электронов в частице и чем больше ее размер, тем дальше валентные электроны от ядра. Они слабее удерживаются и легче смещаются, поэтому крупные атомы и молекулы (например, иод) более поляризуемы, чем мелкие (например, фтор).
2. Форма молекулы: Более вытянутые молекулы поляризуются легче, чем компактные и симметричные.

Поляризуемость играет ключевую роль в межмолекулярных взаимодействиях, в частности, она определяет силу лондоновских дисперсионных сил, которые существуют между любыми молекулами.

Ответ: Поляризуемость — это способность электронного облака атома или молекулы деформироваться под действием внешнего электрического поля, что приводит к созданию наведенного (индуцированного) дипольного момента.