Номер 11, страница 123 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Напишите формулы водородных соединений химических элементов третьего периода с зарядами ядер +6, +7, +8, +9. Какой химической связью образованы эти соединения? Как и почему при увеличении порядкового номера элемента в периоде изменяется полярность связи $Н\text{—}Э$?

Примечание: В условии задачи содержится неточность. Химические элементы с зарядами ядер +6, +7, +8, +9 — это углерод ($C$), азот ($N$), кислород ($O$) и фтор ($F$) соответственно, которые находятся во втором периоде. Однако в вопросе указан третий период. Наиболее вероятной является опечатка, и в задаче имеются в виду элементы третьего периода, находящиеся в тех же группах, что и C, N, O, F. Это кремний ($Si$, Z=14), фосфор ($P$, Z=15), сера ($S$, Z=16) и хлор ($Cl$, Z=17). Решение будет представлено для этих элементов.

Напишите формулы водородных соединений химических элементов третьего периода

Для элементов третьего периода — кремния ($Si$), фосфора ($P$), серы ($S$) и хлора ($Cl$) — характерны следующие летучие водородные соединения, формулы которых составляются в соответствии с их низшей (для неметаллов) валентностью, равной $8-N$, где $N$ — номер группы:

• Кремний ($Si$, группа IVA): $SiH_4$ — силан.
• Фосфор ($P$, группа VA): $PH_3$ — фосфин.
• Сера ($S$, группа VIA): $H_2S$ — сероводород.
• Хлор ($Cl$, группа VIIA): $HCl$ — хлороводород.

Ответ: Формулы водородных соединений: $SiH_4$, $PH_3$, $H_2S$, $HCl$.

Какой химической связью образованы эти соединения?

Все перечисленные соединения образованы ковалентной полярной связью. Эта связь возникает между атомами разных неметаллов (водорода и соответствующего элемента — кремния, фосфора, серы или хлора). Связь является ковалентной, так как она образуется за счет обобществления электронных пар между атомами. Она является полярной, потому что атомы, образующие связь, имеют разную электроотрицательность. Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе электроны химической связи. В результате общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома, что приводит к возникновению на атомах частичных зарядов ($\delta+$ и $\delta-$) и поляризации связи.

Ответ: Эти соединения образованы ковалентной полярной связью.

Как и почему при увеличении порядкового номера элемента в периоде изменяется полярность связи Н–Э?

Как изменяется: При увеличении порядкового номера элемента в третьем периоде слева направо (в ряду $Si \rightarrow P \rightarrow S \rightarrow Cl$) полярность связи Н–Э в целом возрастает.

Рассмотрим изменение разности электроотрицательностей ($\Delta\chi$) между водородом ($\chi(H) \approx 2.20$) и элементами периода:

• Связь H–Si: $\chi(Si) = 1.90$; $\Delta\chi = |2.20 - 1.90| = 0.30$.
• Связь H–P: $\chi(P) = 2.19$; $\Delta\chi = |2.20 - 2.19| = 0.01$.
• Связь H–S: $\chi(S) = 2.58$; $\Delta\chi = |2.20 - 2.58| = 0.38$.
• Связь H–Cl: $\chi(Cl) = 3.16$; $\Delta\chi = |2.20 - 3.16| = 0.96$.

Из данных видно, что полярность связи сначала резко падает (связь в фосфине $PH_3$ практически неполярна), а затем, начиная с серы, последовательно и значительно возрастает. Таким образом, общая тенденция для неметаллов периода — усиление полярности связи Н–Э.

Почему изменяется: Это изменение обусловлено закономерным изменением свойств элементов в периоде. При движении по периоду слева направо происходит увеличение заряда ядра атомов при сохранении того же числа электронных слоев. В результате усиливается притяжение валентных электронов к ядру, атомный радиус уменьшается, а электроотрицательность возрастает.

Поскольку электроотрицательность элемента (Э) в ряду $Si, P, S, Cl$ растет, увеличивается и разница в электроотрицательности между ним и водородом (особенно для $S$ и $Cl$). Чем больше эта разница, тем сильнее смещается общая электронная пара к более электроотрицательному атому и тем выше полярность связи.

Ответ: При увеличении порядкового номера элемента в периоде (от $Si$ к $Cl$) его электроотрицательность растет. Это приводит к увеличению разности электроотрицательностей между водородом и элементом, и, как следствие, полярность связи Н–Э в целом увеличивается.