Номер 9, страница 14 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

9. Длины связей в молекулах $H_2$, $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$ равны, соответственно, 0,074; 0,142; 0,200; 0,228 нм. С чем связано увеличение длины связи в этом ряду?

Увеличение длины связи в представленном ряду молекул $H_2$, $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$ напрямую связано с увеличением радиусов атомов, из которых состоят эти молекулы.

Длина химической связи определяется как равновесное расстояние между ядрами двух связанных атомов. Для двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов ($X_2$), эта длина примерно равна удвоенному ковалентному радиусу атома $\text{X}$.

Рассмотрим последовательность атомов в данном ряду: H, F, Cl, Br.

Атом водорода ($\text{H}$) является элементом первого периода и имеет всего один электронный слой. Это самый маленький атом в данном ряду, что обуславливает наименьшую длину связи в молекуле $H_2$ (0,074 нм).

Элементы фтор ($\text{F}$), хлор ($Cl$) и бром ($Br$) относятся к одной группе периодической системы — группе 17 (галогены), но располагаются в разных периодах: F во втором, Cl в третьем, а Br в четвертом. При движении вниз по группе в периодической таблице происходит последовательное увеличение числа электронных оболочек (энергетических уровней) в атоме:

- Атом фтора ($\text{F}$) имеет 2 электронных слоя.

- Атом хлора ($Cl$) имеет 3 электронных слоя.

- Атом брома ($Br$) имеет 4 электронных слоя.

С увеличением числа электронных слоев, внешний (валентный) слой, электроны которого участвуют в образовании ковалентной связи, оказывается все дальше от ядра. Это приводит к закономерному увеличению атомного радиуса в ряду F < Cl < Br.

Следовательно, так как длина связи зависит от размера атомов, она увеличивается в том же порядке: длина связи в $F_2$ меньше, чем в $Cl_2$, а в $Cl_2$ меньше, чем в $Br_2$.

Объединяя все наблюдения, получаем, что в ряду H, F, Cl, Br радиус атома растет, что и является причиной увеличения длины связи в соответствующем ряду молекул $H_2$, $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$.

Ответ: Увеличение длины связи в ряду $H_2$, $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$ связано с увеличением радиусов атомов в последовательности H, F, Cl, Br. Рост радиуса обусловлен увеличением числа электронных слоев при переходе от водорода (1-й период) к фтору (2-й период) и далее вниз по группе галогенов (со 2-го по 4-й период).