Номер 1, страница 155 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 35. Ковалентная химическая связь. Глава 5. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции - номер 1, страница 155.

1. Какую химическую связь называют ковалентной? Каков механизм ее образования? Как определить число непарных электронов на внешнем энергетическом уровне атома? Как обозначают электронные формулы внешнего энергетического уровня атомов?

Какую химическую связь называют ковалентной? Каков механизм её образования?

Ковалентной связью называют химическую связь, возникающую между атомами за счет образования общих электронных пар. Эта связь характерна в первую очередь для атомов неметаллов, имеющих близкие значения электроотрицательности. Образующаяся общая электронная пара в равной степени принадлежит обоим связанным атомам, удерживая их вместе и формируя молекулу или более сложную структуру.

Существует два основных механизма образования ковалентной связи:

• Обменный механизм: Этот механизм реализуется, когда каждый из взаимодействующих атомов предоставляет по одному неспаренному электрону для создания общей электронной пары. Это наиболее распространенный способ образования ковалентной связи. Например, при образовании молекулы водорода $H_2$ каждый атом водорода предоставляет свой единственный электрон: $H\cdot + \cdot H \rightarrow H:H$.
• Донорно-акцепторный механизм: При этом механизме один атом (донор) предоставляет уже существующую у него неподеленную электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары свободную (вакантную) орбиталь. В результате также образуется общая электронная пара. Например, при образовании иона аммония $NH_4^+$ молекула аммиака $NH_3$ выступает донором (предоставляет неподеленную пару электронов атома азота), а ион водорода $H^+$ — акцептором (имеет свободную 1s-орбиталь): $H_3N: + H^+ \rightarrow [H_3N \rightarrow H]^+$.

Ответ: Ковалентная связь — это химическая связь, основанная на обобществлении электронных пар между атомами. Она образуется по обменному механизму (каждый атом дает по одному электрону) или по донорно-акцепторному механизму (один атом-донор дает пару электронов, а другой атом-акцептор — пустую орбиталь).

Как определить число непарных электронов на внешнем энергетическом уровне атома?

Число непарных (неспаренных) электронов на внешнем энергетическом уровне атома можно определить, зная его электронную конфигурацию. Для этого необходимо выполнить следующие шаги:

1. Найти элемент в Периодической системе и определить его порядковый номер, который равен общему числу электронов в атоме.
2. Составить электронную формулу атома, распределяя электроны по энергетическим уровням и подуровням ($s, p, d, f$) в соответствии с принципом наименьшей энергии.
3. Выделить внешний энергетический уровень (уровень с наибольшим главным квантовым числом $n$).
4. Для внешнего уровня составить графическую электронную формулу (диаграмму квантовых ячеек), изображая каждую орбиталь в виде ячейки (квадратика или черты).
5. Разместить валентные электроны (электроны внешнего уровня) по ячейкам, соблюдая правило Хунда (в пределах одного подуровня электроны сначала занимают свободные орбитали по одному и только затем образуют пары) и принцип Паули (в одной орбитали не может быть более двух электронов, причем их спины должны быть противоположны).
6. Подсчитать количество ячеек, в которых находится только один электрон. Это и будет число непарных электронов.

Пример для атома углерода (C):
Порядковый номер 6, значит, у него 6 электронов.
Электронная конфигурация: $1s^22s^22p^2$.
Внешний уровень — второй ($n=2$), на нем 4 электрона ($2s^22p^2$).
Графическая формула внешнего уровня в основном состоянии:
$2s$ [↑↓] $2p$ [↑ ][↑ ][ ]
Из диаграммы видно, что у атома углерода в основном состоянии 2 непарных электрона.

Ответ: Чтобы определить число непарных электронов, нужно составить графическую электронную формулу внешнего энергетического уровня атома, распределив валентные электроны по орбиталям согласно правилу Хунда, и затем подсчитать количество орбиталей, содержащих по одному электрону.

Как обозначают электронные формулы внешнего энергетического уровня атомов?

Электронное строение внешнего энергетического уровня (валентной оболочки) атомов можно обозначить несколькими способами:

• Электронная конфигурация (формула): Указывает распределение электронов по подуровням внешнего уровня. Записывается в виде $nl^x$, где $n$ — номер внешнего уровня, $l$ — обозначение подуровня ($s, p, d, f$), а $x$ — число электронов на этом подуровне. Например, для атома кислорода (O) формула внешнего уровня будет $2s^22p^4$. Для атома хлора (Cl) — $3s^23p^5$.
• Графическая электронная формула (орбитальная диаграмма): Наглядно показывает распределение электронов по квантовым ячейкам (орбиталям) и их спины. Каждая орбиталь изображается ячейкой (квадратом или чертой), а электроны — стрелками (↑ и ↓). Этот способ позволяет легко увидеть парные и непарные электроны. Например, для кислорода ($2s^22p^4$):
  $2s$ [↑↓] $2p$ [↑↓][↑ ][↑ ]
• Формулы Льюиса (электронно-точечные структуры): Вокруг символа химического элемента точками изображают валентные электроны. Электроны, образующие пары, располагают рядом (в виде пары точек или черточки), непарные — по одному. Например, для кислорода с шестью валентными электронами (две пары и два непарных электрона), структура будет содержать символ 'O', окруженный двумя парами точек и двумя одиночными точками.

Ответ: Электронные формулы внешнего уровня обозначают с помощью: 1) электронной конфигурации, показывающей распределение электронов по подуровням (например, $2s^22p^4$); 2) графической формулы (орбитальной диаграммы), где электроны-стрелки размещаются в ячейках-орбиталях; 3) формул Льюиса, где валентные электроны обозначаются точками вокруг символа элемента.