Номер 3, страница 21 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. К какому виду по способу перекрывания орбиталей относят связи в соединениях $H_2$, $I_2$, $HCl$ и $H_2O$?

Решение

Тип ковалентной связи по способу перекрывания атомных орбиталей определяется геометрией области их взаимного проникновения. Выделяют два основных типа связи: $\sigma$ (сигма) и $\pi$ (пи).

• $\sigma$-связь образуется при перекрывании атомных орбиталей вдоль оси, соединяющей ядра связываемых атомов (осевое перекрывание). Электронная плотность при этом концентрируется между ядрами. $\sigma$-связи могут образовываться при перекрывании s-s, s-p или p-p орбиталей. Любая одинарная ковалентная связь является $\sigma$-связью.

• $\pi$-связь образуется при боковом перекрывании p- или d-орбиталей. Области перекрывания находятся над и под осью, соединяющей ядра. $\pi$-связи образуются только в дополнение к $\sigma$-связи, формируя двойные и тройные связи.

Проанализируем связи в указанных соединениях.

H₂

Атом водорода (H) имеет электронную конфигурацию 1s¹. В молекуле H₂ ковалентная связь образуется за счет перекрывания сферических 1s-орбиталей двух атомов водорода. Это перекрывание происходит вдоль линии, соединяющей ядра, то есть является осевым (тип s-s). Следовательно, это $\sigma$-связь.

Ответ: В молекуле H₂ связь является $\sigma$-связью (сигма-связью), образованной s-s перекрыванием.

I₂

Атом йода (I) имеет валентную электронную конфигурацию 5s²5p⁵. На 5p-подуровне у него есть один неспаренный электрон. При образовании молекулы I₂ происходит перекрывание 5p-орбиталей двух атомов йода. Так как это одинарная связь, перекрывание является осевым (тип p-p), что приводит к образованию $\sigma$-связи.

Ответ: В молекуле I₂ связь является $\sigma$-связью, образованной p-p перекрыванием.

HCl

Связь в молекуле хлороводорода образуется между атомом водорода (1s¹) и атомом хлора (валентная конфигурация 3s²3p⁵). У атома хлора неспаренный электрон находится на 3p-орбитали. Связь H-Cl формируется при осевом перекрывании 1s-орбитали водорода и 3p-орбитали хлора (тип s-p). Такое перекрывание образует $\sigma$-связь.

Ответ: В молекуле HCl связь является $\sigma$-связью, образованной s-p перекрыванием.

H₂O

Атом кислорода (O) имеет валентную конфигурацию 2s²2p⁴. У него есть два неспаренных электрона на двух разных 2p-орбиталях. Каждый из этих неспаренных электронов образует связь с 1s-электроном одного из двух атомов водорода. В результате в молекуле воды образуются две одинарные связи O-H. Каждая из них является результатом осевого перекрывания 2p-орбитали кислорода и 1s-орбитали водорода (тип s-p). Обе связи являются $\sigma$-связями.

Ответ: В молекуле H₂O обе связи O-H являются $\sigma$-связями, образованными s-p перекрыванием.