Номер 8, страница 49 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 5. Химическая связь. Виды химической связи. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - номер 8, страница 49.

Условие.

8. Определите тип гибридизации центрального атома и пространственную конфигурацию молекул: $BF_3$, $BeCl_2$, $NH_3$, $H_2O$.

Решение.

Решение 2.

BF₃

Центральный атом в молекуле трифторида бора ($BF_3$) — бор (B). Атом бора, элемент 13-й группы, имеет 3 валентных электрона. Для образования трех связей с атомами фтора (F) он использует все свои валентные электроны. Таким образом, на центральном атоме бора отсутствуют неподеленные электронные пары. Число $\sigma$-связей равно трем.
Стерическое число (сумма числа $\sigma$-связей и числа неподеленных электронных пар) для атома бора равно $3 + 0 = 3$.
Стерическое число 3 соответствует $sp^2$-гибридизации. Три $sp^2$-гибридные орбитали располагаются в одной плоскости под углом $120^\circ$ друг к другу. Это определяет пространственную конфигурацию молекулы как тригональную плоскую (или правильный треугольник), в центре которого находится атом бора, а в вершинах — атомы фтора.

Ответ: тип гибридизации центрального атома (B) — $sp^2$, пространственная конфигурация молекулы — тригональная плоская.

BeCl₂

Центральный атом в молекуле хлорида бериллия ($BeCl_2$) — бериллий (Be). Атом бериллия, элемент 2-й группы, имеет 2 валентных электрона. Он образует две одинарные $\sigma$-связи с двумя атомами хлора (Cl), используя оба своих валентных электрона. Неподеленных электронных пар у центрального атома нет.
Стерическое число для атома бериллия равно $2 (\sigma\text{-связи}) + 0 (\text{неподеленных пар}) = 2$.
Стерическое число 2 соответствует $sp$-гибридизации. Две $sp$-гибридные орбитали направлены в противоположные стороны под углом $180^\circ$ друг к другу, что обуславливает линейную геометрию молекулы.

Ответ: тип гибридизации центрального атома (Be) — $sp$, пространственная конфигурация молекулы — линейная.

NH₃

Центральный атом в молекуле аммиака ($NH_3$) — азот (N). Атом азота, элемент 15-й группы, имеет 5 валентных электронов. Три из них участвуют в образовании трех одинарных $\sigma$-связей с атомами водорода (H). Оставшиеся два валентных электрона ($5 - 3 = 2$) образуют одну неподеленную электронную пару.
Стерическое число для атома азота равно $3 (\sigma\text{-связи}) + 1 (\text{неподеленная пара}) = 4$.
Стерическое число 4 соответствует $sp^3$-гибридизации. Четыре $sp^3$-гибридные орбитали направлены к вершинам тетраэдра. Три вершины этого тетраэдра заняты атомами водорода, а четвертая — неподеленной электронной парой. Из-за отталкивания неподеленной пары от связывающих пар, геометрия молекулы (расположение атомов) является тригонально-пирамидальной, а не тетраэдрической. Валентный угол H-N-H составляет около $107.8^\circ$ (меньше тетраэдрического угла $109.5^\circ$).

Ответ: тип гибридизации центрального атома (N) — $sp^3$, пространственная конфигурация молекулы — тригональная пирамидальная.

H₂O

Центральный атом в молекуле воды ($H_2O$) — кислород (O). Атом кислорода, элемент 16-й группы, имеет 6 валентных электронов. Два из них образуют две одинарные $\sigma$-связи с атомами водорода (H). Оставшиеся четыре валентных электрона ($6 - 2 = 4$) составляют две неподеленные электронные пары.
Стерическое число для атома кислорода равно $2 (\sigma\text{-связи}) + 2 (\text{неподеленные пары}) = 4$.
Стерическое число 4 соответствует $sp^3$-гибридизации. Четыре $sp^3$-гибридные орбитали атома кислорода направлены к вершинам тетраэдра. Две вершины заняты атомами водорода, а две другие — неподеленными электронными парами. Наличие двух неподеленных пар приводит к еще большему отталкиванию, чем в аммиаке, поэтому геометрия молекулы является угловой (или изогнутой), а валентный угол H-O-H равен примерно $104.5^\circ$.

Ответ: тип гибридизации центрального атома (O) — $sp^3$, пространственная конфигурация молекулы — угловая (изогнутая).