Страница 132 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

1. Постройте график зависимости длины химической связи от её кратности. При выполнении задания используйте различные источники информации.

Сделайте вывод.

1. Постройте график зависимости длины химической связи от её кратности. При выполнении задания используйте различные источники информации.

Решение

Для построения графика необходимо найти данные о длинах химических связей разной кратности между одними и теми же атомами. В качестве примера рассмотрим связи между атомами углерода (C), так как для них существуют хорошо изученные одинарные, двойные и тройные связи.

Используем справочные данные:

1. Одинарная связь (кратность 1): связь C−C в молекуле этана ($C_2H_6$). Её средняя длина составляет 154 пм (пикометра, $1 \text{ пм} = 10^{-12} \text{ м}$).

2. Двойная связь (кратность 2): связь C=C в молекуле этена ($C_2H_4$). Её средняя длина составляет 134 пм.

3. Тройная связь (кратность 3): связь C≡C в молекуле этина ($C_2H_2$). Её средняя длина составляет 120 пм.

На основе этих данных можно построить график:

• На горизонтальной оси (оси абсцисс) откладываем безразмерную величину — кратность связи (значения 1, 2, 3).

• На вертикальной оси (оси ординат) откладываем длину связи в пикометрах (пм).

• На координатной плоскости отмечаем точки с координатами, соответствующими кратности и длине связи: (1; 154), (2; 134) и (3; 120).

• Соединив эти точки, мы получим график, который представляет собой убывающую кривую.

Ответ:

График зависимости длины связи от кратности строится по точкам, полученным из справочных данных для связей углерод-углерод:

• Точка 1: Кратность = 1, Длина связи ≈ 154 пм.

• Точка 2: Кратность = 2, Длина связи ≈ 134 пм.

• Точка 3: Кратность = 3, Длина связи ≈ 120 пм.

На графике по оси X откладывается кратность связи, а по оси Y — длина связи. Полученные точки (1; 154), (2; 134), (3; 120) показывают, что с ростом кратности связи её длина уменьшается.

Сделайте вывод.

Решение

Анализ построенного графика и справочных данных показывает наличие обратной зависимости между кратностью химической связи и её длиной. Когда кратность связи увеличивается, это означает, что атомы делят между собой большее число электронных пар (одну пару для одинарной, две для двойной и три для тройной связи). Увеличение плотности отрицательного заряда в межъядерном пространстве приводит к более сильному притяжению положительно заряженных ядер атомов. В результате этого усиленного притяжения атомы сближаются, и расстояние между их центрами (длина связи) сокращается. Кроме того, с увеличением кратности возрастает и энергия связи, то есть требуется больше энергии для её разрыва.

Ответ:

Вывод: С увеличением кратности химической связи (от 1 до 3) её длина закономерно уменьшается. Это связано с тем, что большее количество общих электронных пар сильнее притягивает ядра атомов друг к другу, сокращая межъядерное расстояние.

2. Постройте график зависимости прочности химической связи от её кратности. При выполнении задания используйте различные источники информации.

Решение

Прочность химической связи характеризуется энергией, которую необходимо затратить для ее разрыва. Эта величина называется энергией диссоциации связи и обычно измеряется в килоджоулях на моль (кДж/моль). Чем больше энергия связи, тем прочнее связь.

Кратность связи — это число электронных пар, связывающих два атома в молекуле. Различают одинарные (кратность 1), двойные (кратность 2) и тройные (кратность 3) связи.

Общая закономерность заключается в том, что с увеличением кратности связи между двумя одинаковыми атомами ее прочность возрастает, а длина уменьшается. Это происходит потому, что большее количество связывающих электронов сильнее притягивает ядра атомов друг к другу.

Для построения графика рассмотрим зависимость энергии связи от ее кратности на примере связей между атомами углерода (C-C, C=C, C≡C) и углерода-кислорода (C-O, C=O, C≡O). Используем усредненные справочные данные:

На основе этих данных можно построить график. По оси абсцисс (X) отложим кратность связи, а по оси ординат (Y) — энергию связи.

График зависимости прочности связи от кратности

Как видно из таблицы и графика, с увеличением кратности связи от 1 до 3, энергия связи (а следовательно, и ее прочность) монотонно и значительно возрастает. Например, тройная связь C≡C почти в 2.4 раза прочнее одинарной связи C-C ($839 / 348 \approx 2.4$), а тройная связь C≡O почти в 3 раза прочнее одинарной C-O ($1072 / 358 \approx 2.99$).

Важно отметить, что энергия двойной связи не равна удвоенной энергии одинарной, а энергия тройной — утроенной. Это связано с тем, что $\sigma$-связь (сигма-связь), которая является основой любой ковалентной связи, прочнее, чем $\pi$-связи (пи-связи), которые добавляются для образования кратных связей. Двойная связь состоит из одной $\sigma$- и одной $\pi$-связи, а тройная — из одной $\sigma$- и двух $\pi$-связей.

Ответ: Зависимость прочности химической связи от её кратности является прямой и возрастающей: чем выше кратность связи (количество общих электронных пар между атомами), тем выше её энергия и, следовательно, тем прочнее связь. Это подтверждается справочными данными и наглядно демонстрируется на графике, где с увеличением кратности от 1 (одинарная) до 3 (тройная) значение энергии связи значительно увеличивается.