Номер 1, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 9. Пространственное строение молекул. Глава II. Строение вещества - номер 1, страница 43.

Условие.

1. $sp^3$-Гибридизацией можно объяснить геометрическую форму молекулы

1) $\text{NH}_3$

2) $\text{Br}_2$

3) $\text{C}_2\text{H}_6$

4) $\text{HBr}$

Решение.

Решение 2.

$sp^3$-гибридизация — это концепция, объясняющая образование четырех равноценных ковалентных связей центральным атомом. Она возникает при смешении одной $s$-орбитали и трех $p$-орбиталей, в результате чего образуются четыре одинаковые по форме и энергии гибридные орбитали. Эти орбитали располагаются в пространстве под углом $109.5°$ друг к другу, образуя тетраэдрическую геометрию. Такой тип гибридизации характерен для атомов, образующих четыре одинарные (сигма) связи или комбинацию связей и неподеленных электронных пар, общее число которых равно четырем.

Рассмотрим предложенные молекулы:

1) NH₃
В молекуле аммиака ($NH_3$) центральным атомом является азот (N). Атом азота имеет 5 валентных электронов ($2s^22p^3$). Для образования трех связей с атомами водорода и размещения одной неподеленной электронной пары атом азота задействует четыре электронные орбитали. Происходит $sp^3$-гибридизация, в результате которой образуются четыре гибридные орбитали, направленные к вершинам тетраэдра. Три из них участвуют в образовании ковалентных связей N-H, а на четвертой располагается неподеленная электронная пара. Наличие этой пары приводит к отталкиванию связывающих пар, уменьшая валентный угол H-N-H до примерно $107°$. Геометрическая форма молекулы, определяемая положением ядер, — тригональная пирамида. Эта форма напрямую объясняется $sp^3$-гибридизацией атома азота.

Ответ: да, геометрическую форму молекулы аммиака ($NH_3$) можно объяснить $sp^3$-гибридизацией центрального атома азота.

2) Br₂
Молекула брома ($Br_2$) является двухатомной и состоит из двух одинаковых атомов. В таких молекулах нет центрального атома. Ковалентная связь образуется за счет прямого перекрывания $p$-орбиталей каждого из атомов брома. Концепция гибридизации для объяснения геометрии (которая в данном случае является линейной) простых двухатомных молекул не применяется.

Ответ: нет, для объяснения формы двухатомной молекулы брома ($Br_2$) концепция $sp^3$-гибридизации не применяется.

3) C₂H₆
В молекуле этана ($C_2H_6$) каждый из двух атомов углерода (C) является центральным. Каждый атом углерода образует четыре одинарные (сигма) связи: одну с другим атомом углерода (C-C) и три с атомами водорода (C-H). Для образования четырех сигма-связей каждый атом углерода переходит в состояние $sp^3$-гибридизации. Четыре гибридные $sp^3$-орбитали каждого атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, что определяет тетраэдрическое окружение каждого атома углерода и валентные углы, близкие к $109.5°$.

Ответ: да, геометрическую форму молекулы этана ($C_2H_6$) можно объяснить $sp^3$-гибридизацией каждого из двух атомов углерода.

4) HBr
Молекула бромоводорода ($HBr$) является двухатомной. Связь в ней образуется за счет перекрывания $1s$-орбитали атома водорода и $4p$-орбитали атома брома. Как и в случае с $Br_2$, для объяснения линейной формы этой молекулы не требуется привлечение концепции гибридизации.

Ответ: нет, для объяснения формы двухатомной молекулы бромоводорода ($HBr$) концепция $sp^3$-гибридизации не применяется.