§ 32. Будова молекул складних речовин

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як сполучаються атоми в молекулах складних речовин?

В основному атоми складних речовин об’єднуються через ковалентний зв’язок (полярний чи неполярний).

Які види моделей молекул використовують у хімії?

Хіміки застосовують масштабні, кулестержневі та комп’ютерні моделі молекул.

Простим, подвійним чи потрійним ковалентним зв’язком сполучені атоми в молекулі води?

У молекулі води ($H_2O$) атоми з’єднані простим (одинарним) зв’язком: Оксиген утворює по одній спільній електронній парі з кожним Гідрогеном.

Запишіть електронну формулу атома Карбону і зобразіть її графічний варіант.

Електронна формула Карбону (основний стан): $1s^2 2s^2 2p^2$.

Графічний вигляд зовнішнього рівня:

Скільки неспарених електронів в атомі Карбону, атомі Оксигену?

В основному стані Карбон має два неспарені електрони (на $2p$-підрівні). Оксиген також містить два неспарені електрони на $2p$-підрівні.

Зобразіть графічну формулу молекули вуглекислого газу.

Графічна формула вуглекислого газу ($CO_2$):
$$O=C=O$$

Яким зв’язком — простим, подвійним чи потрійним — сполучений атом Карбону з кожним атомом Оксигену в цій молекулі?

У $CO_2$ Карбон з’єднаний з кожним Оксигеном подвійним ковалентним зв’язком.

Чи так само атом Сульфуру сполучається з двома атомами Оксигену, як і атом Карбону?

Ні, інакше. Молекула $CO_2$ є лінійною, а молекула сірчистого газу ($SO_2$) — кутовою. Це пояснюється наявністю неподіленої електронної пари у Сульфуру.

Запишіть електронну формулу атома Сульфуру і зобразіть її графічний варіант.

Електронна формула Сульфуру (основний стан): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$.

Графічний вигляд:

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про утворення молекул складних речовин з атомів і види моделей молекул.

Атоми у складних речовинах з’єднуються ковалентними зв’язками. Вони утворюють лінійні, кутові чи пірамідальні структури. Для візуалізації застосовують масштабні моделі (показують розміри атомів та об’єм) і кулестержневі (відображають розташування атомів та напрямок зв’язків).

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям.

Запитання: «Чому валентний кут у молекулі води становить $104,5^\circ$, а не $180^\circ$, що зробило б молекулу лінійною?»

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Правильна відповідь враховує вплив неподілених електронних пар Оксигену. Вони відштовхують спільні електронні пари, через що молекула набуває кутової форми.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

335. Поясніть, як відбувається утворення молекули хлороводню HCl з атомів.

Гідроген і Хлор мають по одному неспареному електрону на зовнішньому рівні. При зближенні ці електрони утворюють спільну електронну пару. Так виникає ковалентний полярний зв’язок.

336. Чим різняться масштабна і кулестержнева моделі молекули?

Масштабна модель показує відносні розміри атомів та їхнє перекривання у просторі. Кулестержнева модель демонструє кульки (атоми) і стержні (зв’язки), що дозволяє чітко бачити валентні кути та кількість зв’язків.

337. Зобразіть графічну формулу молекули: а) за її спрощеною електронною формулою O::N:Cl; б) за її хімічною формулою Cl2O.

а) Для $O::N:Cl$ графічна формула має вигляд:
$$O=N-Cl$$

б) Для $Cl_2O$:
$$Cl-O-Cl$$

АНАЛІЗУЙМО

338. Укажіть правильне закінчення речення «У молекулі HCN між атомами є …»:

Правильна відповідь: а) один простий і один потрійний зв’язок.
Пояснення: Гідроген з’єднаний з Карбоном простим зв’язком ($H-C$), а Карбон з Нітрогеном — потрійним ($C\equiv N$). Графічно: $H-C\equiv N$.

339. Запишіть повну електронну формулу молекули амоніаку NH3 і зобразіть графічну формулу цієї молекули.

Повна електронна формула амоніаку:

$$H:\underset{\ddot{H}}{\ddot{N}}:H$$

Графічна формула:

$$
\begin{array}{c}
\ \ \ \mathrm{H} \
\ \ \vert \
\mathrm{H} – \mathrm{N} – \mathrm{H}
\end{array}
$$

(Гідроген приєднаний до Нітрогену одинарними зв’язками).

Поясніть, чому всі атоми молекули NH3 не розміщені на одній площині (мал. 87, а).

Нітроген має неподілену електронну пару. Вона займає просторовий об’єм і сильно відштовхує спільні електронні пари ($N-H$). Тому молекула набуває просторової форми трикутної піраміди.

ШАНС ДЛЯ ТВОРЧОСТІ

340. На малюнку 87, б зображено масштабну модель молекули сірчаної кислоти H2SO4. Використавши її, складіть графічну формулу молекули кислоти.

Графічна формула $H_2SO_4$:
$$
\begin{array}{c}
\phantom{-}O\phantom{-} \
\phantom{-}||\phantom{-} \
H-O-S-O-H \
\phantom{-}||\phantom{-} \
\phantom{-}O\phantom{-}
\end{array}
$$

Опишіть електронну будову атома Сульфуру, яка зумовлює утворення цієї молекули.

Для утворення шести ковалентних зв’язків Сульфур переходить у збуджений стан. По одному електрону з $3s$- та $3p$-орбіталей зміщуються на вільні $3d$-орбіталі. Валентний шар набуває конфігурації $3s^1 3p^3 3d^2$. Це утворює шість неспарених електронів для хімічних зв’язків.

У КОМАНДІ

341. З’ясуйте, у який колір забарвлені кульки-атоми кожного хімічного елемента в моделях молекул, наведених у підручнику.

Кольори кульок-атомів згідно з моделями у підручнику:

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

342. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Молекула — Molecule
• Складна речовина — Compound
• Ковалентний зв’язок — Covalent bond
• Просторова будова — Spatial structure
• Масштабна модель — Space-filling model
• Кулестержнева модель — Ball-and-stick model
• Електронна формула — Electronic formula
• Графічна формула — Structural formula
• Неспарені електрони — Unpaired electrons
• Перекривання орбіталей — Orbital overlap

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

343. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад таблиці самооцінювання: