Номер 7, страница 11 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. Какова геометрическая форма молекул типа $AB_4$, которые содержат $sp^3$-гибридизованный атом А?

Решение

Гибридизация типа $sp^3$ центрального атома A означает, что в образовании химических связей участвуют одна s-орбиталь и три p-орбитали этого атома. В результате смешения этих четырёх атомных орбиталей образуются четыре одинаковые по форме и энергии гибридные $sp^3$-орбитали.

Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR), эти четыре гибридные орбитали располагаются в пространстве так, чтобы минимизировать взаимное отталкивание. Такое расположение соответствует тетраэдрической геометрии, где орбитали направлены к вершинам тетраэдра, а угол между ними составляет примерно $109.5^\circ$. Это определяет электронную геометрию вокруг центрального атома А.

Молекула имеет тип $AB_2$, что означает, что центральный атом A связан с двумя атомами B. Следовательно, из четырёх гибридных $sp^3$-орбиталей две участвуют в образовании двух ковалентных связей A-B (связывающие электронные пары).

Оставшиеся две гибридные орбитали заняты двумя неподеленными (не связывающими) электронными парами.

Геометрическая форма молекулы (или молекулярная геометрия) определяется взаимным расположением ядер атомов, а не электронных пар. В данном случае, центральный атом A и два атома B образуют нелинейную, угловую (или изогнутую) структуру. Неподеленные электронные пары занимают две другие вершины тетраэдра, но они невидимы при определении формы молекулы.

Более того, неподеленные электронные пары отталкиваются сильнее, чем связывающие пары, что приводит к сжатию валентного угла B-A-B. В результате этот угол будет меньше идеального тетраэдрического угла $109.5^\circ$. Классическим примером такой молекулы является вода ($H_2O$), где центральный атом кислорода находится в $sp^3$-гибридизации, а валентный угол H-O-H составляет около $104.5^\circ$.

Ответ: Угловая (или изогнутая).