Задание, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 5. Химическая связь. Виды химической связи. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 43.

Условие.

Задание. Приведите примеры веществ, в молекулах которых только $\sigma$-связи, а также $\sigma$- и $\pi$-связи. Составьте их структурные формулы.

Решение.

Решение 2.

Вещества, в молекулах которых только σ-связи

Сигма-связь (σ-связь) — это ковалентная связь, образованная при перекрывании атомных орбиталей вдоль оси, соединяющей ядра атомов. Это самый прочный тип ковалентной связи. Любая одинарная ковалентная связь является σ-связью. Соответственно, молекулы, в которых все атомы соединены только одинарными связями, содержат исключительно σ-связи.

Пример 1: Метан ($CH_4$)
В молекуле метана атом углерода образует четыре одинарные связи с четырьмя атомами водорода. Все четыре связи $C-H$ являются σ-связями.
Структурная формула метана: $$ \begin{matrix} & \text{H} & \\ & | & \\ \text{H} & - \text{C} - & \text{H} \\ & | & \\ & \text{H} & \end{matrix} $$

Пример 2: Вода ($H_2O$)
В молекуле воды атом кислорода соединен с двумя атомами водорода одинарными связями. Обе связи $O-H$ являются σ-связями.
Структурная формула воды: $$ \text{H} - \text{O} - \text{H} $$

Пример 3: Этан ($C_2H_6$)
В молекуле этана два атома углерода соединены одинарной связью $C-C$, и каждый атом углерода связан с тремя атомами водорода. Все связи в молекуле (одна $C-C$ и шесть $C-H$) являются одинарными, то есть σ-связями.
Структурная формула этана: $$ \begin{matrix} & \text{H} & \text{H} & \\ & | & | & \\ \text{H} & - \text{C} - & \text{C} - & \text{H} \\ & | & | & \\ & \text{H} & \text{H} & \end{matrix} $$

Ответ: Примерами веществ, в молекулах которых содержатся только σ-связи, являются алканы (метан $CH_4$, этан $C_2H_6$), вода ($H_2O$), аммиак ($NH_3$), хлороводород ($HCl$).

Вещества, в молекулах которых есть σ- и π-связи

Пи-связь (π-связь) — это ковалентная связь, которая образуется при «боковом» перекрывании p-орбиталей соседних атомов. π-связи всегда образуются в дополнение к σ-связи в составе кратных связей. Таким образом, двойная связь состоит из одной σ-связи и одной π-связи, а тройная связь состоит из одной σ-связи и двух π-связей. Следовательно, молекулы с кратными (двойными или тройными) связями содержат как σ-, так и π-связи.

Пример 1: Этилен (этен, $C_2H_4$)
В молекуле этилена между атомами углерода существует двойная связь ($C=C$). Эта связь состоит из одной σ-связи и одной π-связи. Также в молекуле есть четыре одинарные связи $C-H$, которые являются σ-связями. Всего в молекуле 5 σ-связей и 1 π-связь.
Структурная формула этилена: $$ \begin{matrix} \text{H} & & \text{H} \\ \ \backslash & & / \\ & \text{C} = \text{C} & \\ / & & \ \backslash \\ \text{H} & & \text{H} \end{matrix} $$

Пример 2: Ацетилен (этин, $C_2H_2$)
В молекуле ацетилена между атомами углерода существует тройная связь ($C \equiv C$). Она состоит из одной σ-связи и двух π-связей. Две связи $C-H$ являются σ-связями. Всего в молекуле 3 σ-связи и 2 π-связи.
Структурная формула ацетилена: $$ \text{H} - \text{C} \equiv \text{C} - \text{H} $$

Пример 3: Углекислый газ ($CO_2$)
Молекула углекислого газа содержит две двойные связи $C=O$. Каждая двойная связь состоит из одной σ-связи и одной π-связи. Всего в молекуле 2 σ-связи и 2 π-связи.
Структурная формула углекислого газа: $$ \text{O} = \text{C} = \text{O} $$

Ответ: Примерами веществ, в молекулах которых есть и σ-, и π-связи, являются алкены (этилен $C_2H_4$), алкины (ацетилен $C_2H_2$), углекислый газ ($CO_2$), азот ($N_2$), бензол ($C_6H_6$).