Номер 8, страница 14 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

8. Как определяется длина связи?

Длина связи — это среднее расстояние между ядрами двух химически связанных атомов в молекуле. Это не фиксированная величина, так как атомы постоянно совершают колебательные движения относительно положения равновесия. Поэтому длина связи представляет собой усредненное, или равновесное, межатомное расстояние, которое определяется как экспериментально, так и теоретически.

Экспериментальные методы:

• Рентгеноструктурный анализ (РСА): Наиболее распространенный метод для твердых кристаллических веществ. Кристалл облучается рентгеновскими лучами, и по картине их дифракции (рассеяния) восстанавливают трехмерную карту электронной плотности. Положения максимумов этой плотности соответствуют положениям атомов, что позволяет рассчитать расстояния между ними.
• Газовая электронография: Метод для определения строения молекул в газовой фазе. Пучок быстрых электронов рассеивается на молекулах газа, и анализ полученной дифракционной картины позволяет определить геометрию молекул, включая длины связей.
• Нейтронография: По принципу похожа на РСА, но используются нейтроны, которые рассеиваются на ядрах атомов. Этот метод очень эффективен для точного определения положения легких атомов, особенно водорода.
• Микроволновая (вращательная) спектроскопия: Чрезвычайно точный метод для определения геометрии небольших молекул в газовой фазе. Метод изучает поглощение микроволнового излучения при переходах между вращательными энергетическими уровнями молекул. Анализ спектра позволяет определить моменты инерции молекулы, из которых затем вычисляются длины связей.
• Колебательная спектроскопия (ИК и КР): Анализ колебательно-вращательных спектров высокого разрешения также позволяет получить информацию о геометрии молекул и длинах связей, хотя этот метод чаще используется для определения других характеристик связей, например, их силовых постоянных.

Теоретические методы:

Длины связей также могут быть с высокой точностью рассчитаны с помощью методов квантовой химии. В ходе расчета ищется такая геометрия молекулы, которая соответствует минимуму ее энергии. Результаты теоретических расчетов обычно сравнивают с экспериментальными данными для подтверждения их корректности.

Длину связи принято выражать в ангстремах ($ \text{Å} $, где $1 \text{ Å} = 10^{-10} \text{ м}$) или пикометрах ($ \text{пм} $, где $1 \text{ пм} = 10^{-12} \text{ м}$).

Ответ: Длина связи — это усредненное расстояние между ядрами двух связанных атомов в молекуле. Она определяется преимущественно экспериментальными методами, такими как рентгеноструктурный анализ (для кристаллов), газовая электронография и микроволновая спектроскопия (для газов), а также нейтронография. Кроме того, длина связи может быть рассчитана теоретически с помощью методов квантовой химии.