Номер 7, страница 14 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. За счет перекрывания орбиталей какого типа образованы химические связи в молекулах $H_2$, $\text{HF}$, $H_2O$, $F_2$? К какому виду (по способу перекрывания орбиталей) относят связи в этих соединениях?

Решение

Для определения типов перекрывания орбиталей и вида химических связей рассмотрим электронное строение атомов в каждой молекуле.

Молекула H₂

Атом водорода (H) имеет электронную конфигурацию $1s^1$. Химическая связь в двухатомной молекуле водорода H₂ образуется за счет перекрывания сферических $\text{s}$-орбиталей двух атомов водорода. Этот тип перекрывания называется $s-s$-перекрыванием.

Молекула HF

Атом водорода (H) имеет электронную конфигурацию $1s^1$. Атом фтора (F), стоящий в 17-й группе (VIIA) 2-го периода, имеет электронную конфигурацию $1s^22s^22p^5$. Один неспаренный электрон у фтора находится на $\text{p}$-орбитали. Связь в молекуле фтороводорода HF образуется за счет перекрывания $\text{s}$-орбитали атома водорода и $\text{p}$-орбитали атома фтора. Этот тип перекрывания называется $s-p$-перекрыванием.

Молекула H₂O

Атом кислорода (O) имеет электронную конфигурацию $1s^22s^22p^4$. У него есть два неспаренных электрона на двух разных $\text{p}$-орбиталях. Атом водорода (H) имеет электронную конфигурацию $1s^1$. В молекуле воды H₂o образуются две ковалентные полярные связи O-H. Каждая из этих связей возникает за счет перекрывания $\text{s}$-орбитали атома водорода и одной из $\text{p}$-орбиталей атома кислорода. Таким образом, в молекуле воды реализуется два $s-p$-перекрывания.

Молекула F₂

Атом фтора (F) имеет электронную конфигурацию $1s^22s^22p^5$, с одним неспаренным электроном на $\text{p}$-орбитали. Связь в молекуле фтора F₂ образуется за счет перекрывания $\text{p}$-орбиталей двух атомов фтора, направленных друг к другу вдоль линии связи. Этот тип перекрывания называется $p-p$-перекрыванием.

Во всех рассмотренных случаях ($s-s$, $s-p$ и $p-p$) перекрывание электронных облаков происходит вдоль линии, соединяющей центры атомов (осевое перекрывание). Такой способ перекрывания приводит к образованию наиболее прочного типа ковалентной связи, который называется $\sigma$-связью (сигма-связью).

Ответ:

Химические связи в данных молекулах образованы за счет перекрывания следующих типов атомных орбиталей:

- в молекуле H₂: перекрывание $\text{s}$-орбиталей двух атомов водорода ($s-s$-перекрывание);

- в молекуле HF: перекрывание $\text{s}$-орбитали атома водорода и $\text{p}$-орбитали атома фтора ($s-p$-перекрывание);

- в молекуле H₂O: две связи O-H образованы перекрыванием $\text{s}$-орбитали каждого атома водорода с одной из двух $\text{p}$-орбиталей атома кислорода (два $s-p$-перекрывания);

- в молекуле F₂: перекрывание $\text{p}$-орбиталей двух атомов фтора ($p-p$-перекрывание).

По способу перекрывания все эти связи относятся к $\sigma$-связям (сигма-связям), так как они образуются в результате осевого перекрывания электронных орбиталей.