Номер 4, страница 71 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

4. Составьте схему образования химической связи для молекул галогеноводородов. Как меняется полярность связи и прочность молекулы галогеноводородов от $HF$ к $HI$?

Составьте схему образования химической связи для молекул галогеноводородов

Химическая связь в молекулах галогеноводородов (общей формулой $H-Hal$, где $Hal$ – это фтор $F$, хлор $Cl$, бром $Br$ или йод $I$) является ковалентной полярной. Она образуется по обменному механизму за счет создания общей электронной пары между атомом водорода и атомом галогена.

Рассмотрим электронное строение атомов-участников:

• Атом водорода ($_{1}H$) имеет на внешнем (и единственном) 1s-подуровне один неспаренный электрон: электронная конфигурация $1s^1$.
• Атомы галогенов ($F, Cl, Br, I$) — элементы VIIA группы. На их внешнем энергетическом уровне находится 7 валентных электронов (общая конфигурация $ns^2np^5$), из которых один электрон на p-подуровне является неспаренным.

При сближении атомов происходит перекрывание 1s-орбитали атома водорода и np-орбитали атома галогена. В результате этого взаимодействия образуется общая электронная пара, формирующая одинарную ковалентную $\sigma$-связь (сигма-связь).

Общую схему образования связи можно представить с помощью электронных формул (формул Льюиса), где точками обозначены валентные электроны:

$H \cdot + \cdot\ddot{Hal}: \longrightarrow H:\ddot{Hal}:$

Поскольку галогены являются более электроотрицательными элементами, чем водород, общая электронная пара смещается в сторону атома галогена. Из-за этого на атоме галогена возникает частичный отрицательный заряд ($\delta^-$), а на атоме водорода – частичный положительный заряд ($\delta^+$).

Ответ: Связь в молекулах галогеноводородов ($H-Hal$) ковалентная полярная, образованная по обменному механизму за счет перекрывания 1s-орбитали атома водорода и p-орбитали атома галогена. В результате образуется общая электронная пара, формирующая $\sigma$-связь. Схема: $H \cdot + \cdot Hal \rightarrow H-Hal$.

Как меняется полярность связи и прочность молекулы галогеноводородов от HF к HI?

Изменение полярности связи:

Полярность ковалентной связи зависит от разности электроотрицательностей (ЭО) связываемых атомов. В группе галогенов сверху вниз (от фтора к иоду) электроотрицательность атомов уменьшается: $F > Cl > Br > I$.

Соответственно, разность электроотрицательностей между атомом водорода и атомом галогена также уменьшается в ряду $HF - HCl - HBr - HI$.

$\Delta ЭО(H-F) > \Delta ЭО(H-Cl) > \Delta ЭО(H-Br) > \Delta ЭО(H-I)$

Так как чем больше разность ЭО, тем полярнее связь, можно сделать вывод, что полярность связи уменьшается в ряду от $HF$ к $HI$.

Изменение прочности молекулы (связи):

Прочность связи зависит от ее длины, которая определяется радиусами взаимодействующих атомов. В группе галогенов от фтора к иоду атомный радиус увеличивается из-за роста числа электронных слоев: $R(F) < R(Cl) < R(Br) < R(I)$.

Вследствие этого длина связи в молекулах галогеноводородов увеличивается в том же порядке: $l(H-F) < l(H-Cl) < l(H-Br) < l(H-I)$

Общее правило гласит, что чем длиннее химическая связь, тем она менее прочная и тем меньше энергии требуется для ее разрыва. Следовательно, прочность молекулы (и связи) уменьшается в ряду от $HF$ к $HI$. Это подтверждается экспериментальными данными по энергии диссоциации связи, которая также убывает в этом ряду.

Ответ: При переходе от $HF$ к $HI$ полярность связи уменьшается из-за сокращения разности электроотрицательностей между водородом и галогеном. Прочность молекулы также уменьшается, поскольку увеличение радиуса галогена ведет к удлинению и ослаблению связи $H-Hal$.