Номер 5, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

5. Вспомните, какое строение имеют молекулы $\text{CO}$ и $\text{CO}_2$. Нарисуйте в тетради схемы образования этих молекул.

Строение молекулы CO (оксид углерода(II) или угарный газ)

Молекула оксида углерода(II), или угарного газа, состоит из одного атома углерода ($C$) и одного атома кислорода ($O$).
Электронное строение валентных оболочек атомов:

• Атом углерода ($C$): $2s^22p^2$, имеет 4 валентных электрона.
• Атом кислорода ($O$): $2s^22p^4$, имеет 6 валентных электронов.

Для достижения стабильной электронной конфигурации (октета) каждому атому необходимо 8 электронов на внешней оболочке.

Схема образования:

Образование химических связей в молекуле $CO$ происходит в два этапа с использованием двух механизмов:

1. Обменный механизм: Атом углерода и атом кислорода имеют по два неспаренных электрона. Они образуют две общие электронные пары, формируя двойную ковалентную связь. На этом этапе атом кислорода достигает октета (2 общие пары + 2 неподеленные пары = 8 электронов), а у атома углерода на внешней оболочке оказывается только 6 электронов (2 общие пары + 1 неподеленная пара).
2. Донорно-акцепторный механизм: Для того чтобы атом углерода также завершил свой внешний электронный слой до октета, атом кислорода предоставляет свою неподеленную электронную пару для образования третьей связи. В этой связи кислород выступает донором электронной пары, а углерод — акцептором.

Таким образом, между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, состоящая из двух ковалентных связей, образованных по обменному механизму, и одной — по донорно-акцепторному.

Структурная формула (формула Льюиса) выглядит так: $:C \equiv O:$.
Химическая связь: тройная ковалентная полярная.
Геометрия молекулы: линейная, так как молекула двухатомная.

Ответ: В молекуле $CO$ атомы углерода и кислорода соединены тройной ковалентной полярной связью. Две связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному (донор — кислород, акцептор — углерод). Молекула имеет линейное строение.

Строение молекулы CO₂ (оксид углерода(IV) или углекислый газ)

Молекула оксида углерода(IV), или углекислого газа, состоит из одного атома углерода ($C$) и двух атомов кислорода ($O$).
Электронное строение валентных оболочек атомов:

• Атом углерода ($C$): $2s^22p^2$, имеет 4 валентных электрона.
• Атом кислорода ($O$): $2s^22p^4$, имеет 6 валентных электронов.

Схема образования:
В молекуле $CO_2$ атом углерода является центральным. Он образует связи с двумя атомами кислорода. Атом углерода использует все четыре своих валентных электрона для образования четырех ковалентных связей. Он формирует по две общие электронные пары с каждым из атомов кислорода. В свою очередь, каждый атом кислорода предоставляет по два электрона для образования этих связей.
В результате образуются две двойные связи ($C=O$). При таком строении и атом углерода, и оба атома кислорода имеют на внешней оболочке по 8 электронов, то есть достигают стабильного октета.

Структурная формула (формула Льюиса) выглядит так: $:Ö=C=Ö:$.
Химическая связь: двойная ковалентная полярная (связь $C=O$). Однако молекула в целом является неполярной.
Геометрия молекулы: линейная. Атомы расположены на одной прямой ($O=C=O$), валентный угол составляет $180°$. Связи $C=O$ полярны, так как кислород более электроотрицателен, чем углерод. Но из-за симметричного линейного строения дипольные моменты двух связей направлены в противоположные стороны и взаимно компенсируют друг друга. Поэтому вся молекула $CO_2$ неполярна.

Ответ: В молекуле $CO_2$ центральный атом углерода соединён с двумя атомами кислорода двумя двойными ковалентными полярными связями. Молекула имеет линейное строение ($O=C=O$) и является неполярной из-за своей симметрии.