Номер 2, страница 43 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 9. Пространственное строение молекул. Глава II. Строение вещества - номер 2, страница 43.

Условие.

2. $sp^2$-Гибридизацией можно объяснить геометрическую форму молекулы

1) $C_2H_4$

2) $BBr_3$

3) $CH_4$

4) $H_2O$

Решение.

Решение 2.

$sp^2$-гибридизацией называется смешение одной s- и двух p-орбиталей, в результате чего образуются три гибридные орбитали, одинаковые по форме и энергии. Эти орбитали располагаются в одной плоскости под углом $120^\circ$ друг к другу. Такая конфигурация объясняет тригонально-плоскую геометрию молекулы или молекулярного фрагмента. Проанализируем каждую из предложенных молекул.

1) C₂H₄

В молекуле этена ($C_2H_4$) каждый атом углерода соединен с двумя атомами водорода и одним атомом углерода. Связь между атомами углерода двойная ($C=C$), она состоит из одной $\sigma$-связи и одной $\pi$-связи. Для образования трех $\sigma$-связей (одной $C-C$ и двух $C-H$) каждый атом углерода использует три гибридные орбитали. Это соответствует состоянию $sp^2$-гибридизации. Три $sp^2$-орбитали лежат в одной плоскости под углами примерно $120^\circ$. Оставшиеся у каждого атома углерода негибридизованные p-орбитали перпендикулярны этой плоскости и перекрываются между собой, образуя $\pi$-связь. В результате вся молекула этена является плоской. Таким образом, геометрическая форма этой молекулы объясняется $sp^2$-гибридизацией.

2) BBr₃

Центральный атом в этой молекуле — бор ($B$). Атом бора имеет 3 валентных электрона и образует три одинарные $\sigma$-связи с тремя атомами брома ($Br$). У атома бора нет неподеленных электронных пар. Таким образом, вокруг центрального атома находятся три электронных домена (три $\sigma$-связи), что соответствует $sp^2$-гибридизации. Три гибридные орбитали бора направлены к вершинам правильного треугольника, и молекула имеет тригонально-плоскую форму с валентными углами $Br-B-Br$, равными $120^\circ$. Геометрия этой молекулы также объясняется $sp^2$-гибридизацией.

3) CH₄

Центральный атом углерода ($C$) в метане ($CH_4$) образует четыре одинарные $\sigma$-связи с четырьмя атомами водорода. Для образования четырех связей атом углерода находится в состоянии $sp^3$-гибридизации (смешение одной s- и трех p-орбиталей). Это приводит к тетраэдрической геометрии молекулы с углами $H-C-H$ $109.5^\circ$.

4) H₂O

Центральный атом кислорода ($O$) в воде ($H_2O$) образует две $\sigma$-связи с атомами водорода и имеет две неподеленные электронные пары. Всего вокруг атома кислорода четыре электронных домена (2 связи + 2 пары), что также соответствует $sp^3$-гибридизации. Однако из-за наличия двух неподеленных пар, которые отталкиваются сильнее связывающих пар, молекула имеет не тетраэдрическую, а угловую (изогнутую) форму с валентным углом $H-O-H$ около $104.5^\circ$.

Из анализа следует, что $sp^2$-гибридизация используется для объяснения геометрии молекул как этена ($C_2H_4$), так и бромида бора ($BBr_3$). Обе молекулы являются правильными примерами. С точки зрения химической теории оба варианта являются верными.

Ответ: 1), 2)