Номер 6, страница 11 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Какова геометрическая форма молекул типа $\text{AB}_3$, которые содержат $\text{sp}^3$-гибридизованный атом А?

6. Решение

Тип гибридизации $sp³$ для центрального атома A означает, что в образовании химических связей участвуют одна s-орбиталь и три p-орбитали. В результате этого смешения образуются четыре равноценные по форме и энергии гибридные $sp³$-орбитали. Эти четыре орбитали располагаются в пространстве, будучи направленными к вершинам тетраэдра, чтобы минимизировать взаимное отталкивание. Угол между осями таких орбиталей составляет примерно $109.5o $.

В молекуле типа AB₃ центральный атом A связан с тремя атомами B. Это означает, что три из четырех $sp³$-гибридных орбиталей атома A участвуют в образовании трех ковалентных связей A–B. Четвертая гибридная орбиталь занята неподеленной электронной парой (НЭП).

Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (метод Гиллеспи), геометрия молекулы определяется взаимным расположением всех электронных пар (как связывающих, так и неподеленных). Общее расположение четырех электронных пар является тетраэдрическим. Однако форма самой молекулы описывается положением атомных ядер. Так как одна из вершин тетраэдра занята неподеленной электронной парой, а не атомом, то атомы A и B образуют фигуру, которая называется тригональная (или треугольная) пирамида. Центральный атом A находится в вершине этой пирамиды, а три атома B лежат в ее основании, образуя треугольник.

Важно отметить, что неподеленная электронная пара занимает больший объем и отталкивает связывающие электронные пары сильнее, чем они отталкиваются друг от друга. Это приводит к тому, что валентные углы B–A–B в такой молекуле сжимаются и становятся меньше идеального тетраэдрического угла $109.5o $. Например, в молекуле аммиака ($NH₃$), которая является классическим примером молекулы типа AB₃ с $sp³$-гибридизованным центральным атомом, угол H–N–H составляет около $107o $.

Ответ: Тригонально-пирамидальная.