Строение атома и периодическая система (стр. 3 )

Таблица 2.3. Типы гибридизации орбиталей центральных атомов соединений и их строение

№	Виды гибридизации	Строение соединения	Примеры соединений
1	sp	линейное	1. Соединения элементов главной подгруппы II группы (p-элементов: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) c водородом и галогенами: BeH2, MgF2, CaCl2, SrI2 и т. д.. 2. Соединения элементов побочной подгруппы II группы (d-элементов: Zn, Cd, Hg) c галогенами: ZnF2, CdCl2, HgI2 и т. п. 3. Соединения элементов главной подгруппы IV группы (p-элементов: C, Si, Ge, Sn, Pb, валентность которых равна четырем) с оксид - (O2-)-, сульфид (S2-)-анионами: CO2, CS2 и т. п. 4. ацетилен C2H2
2	sp2	плоский треугольник (плоское)	1. Соединения элементов главной подгруппы III группы (p-элементов: B, Al, Ga, In) c галогенами: BF3, AlCl3, InF3, GaCl3 и т. п. 2. бензол C6H6, графит, карбонат-ион CO32-, нитрат-ион NO3-
3	sp3	1.тетраэдр (правильный) 2. тетраэдр (искаженный) 2.1. Пирамида (тригональная) 2.2. Угловое	1. Соединения элементов главной подгруппы IV группы (p-элементов: C, Si, Ge, Sn, валентность которых равна четырем) с водородом и галогенами: CH4, CCl4, SiF4,SiH4, SnCl4 и т. п. (а также, например, алмаз. NH4+, BF4-) 2.1. NH3, NF3 (в гибридизации участвует одна неподеленная электронная пара): 2.2. H2O, OF2 (в гибридизации участвуют две неподеленные электронные пары))
4	sp3d	тригональная бипирамида	Cоединения пятивалентных p-элементов V группы (P, As, Sb) с галогенами: PF5, AsCl5, SbCl5 т. п.
5	sp3d2	октаэдр	Cоединения шестивалентных p-элементов VI группы (S, Se, Te) с галогенами: SCl6, SeF6, TeF6 и пр.

Полярные и неполярные молекулы. В неполярных молекулах центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают (дипольный момент равен нулю). Полярные молекулы являются диполями, т. е. системами, состоящими из двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов. Электрический момент диполя молекулы представляет собой векторную сумму моментов всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле. Результат сложения зависит от структуры молекулы. По этой причине неполярны высокосимметричные линейные, треугольные, тетраэдрические, октаэдрические молекулы и т. д.

Таблица 2.4. Полярные и неполярные молекулы (примеры соединений)

Неполярные молекулы	CO2,CS2, BeCl2, CH4, CCl4, SF6, BCl3, SiF4, PCl5, WF6
Полярные молекулы	NH3, NF3, H2O, PH3, PCl3, SO2, NO2, COS, HCN, TeCl4, IF5

Молекулы и ионы, содержащие как σ-, так и π-связи: CO2 (две σ- и две π-связи), N2 и C2H2 (одна σ- и две π-связи), NO3- и CO32-(три σ- и делокализованная π-связь).

Таблица 2.5. Вещества, имеющие различные типы кристаллических решеток

Тип кристаллической решетки	Примеры соединений
1. Атомная	Атомно-ковалентную решетку имеют алмаз, графит, SiO2, твердые B, Si, Ge, соединения некоторых элементов с углеродом и кремнием
2. Молекулярная	Кристаллы H2, O2, N2, CO2, благородных газов, органических веществ
3. Ионная	Ионные соединения (NaCl, CsCl, NH4NO3 и др.)
4. Металлическая	Металлы

Примеры тестовых заданий.

1. Максимальное количество электронов на орбитали определяется : 1) принципом неопределенности Гейзенберга, 2) правилом Клечковского, 3) правилом Гунда, 4) принципом Паули. Ответ:4)

2. Центральный атом имеет sp3-гибридизацию в частицах….(укажите не менее двух вариантов ответа): 1) NO3-, 2) CH4, 3) CO2, 4) NH4+. Ответы: 2) и 4).

3. Сумма квантовых чисел (n + l) для 3d-энергетического подуровня равна….1) 3, 2) 7, 3) 5, 4) 4. Ответ:3).

4. Валентность атома хлора в химических соединениях равна …..1) 1, 3, 6 2) 1, 3, 6, 7 3) 2. 4, 5 4) 1, 3, 5, 7. Ответ:4).

5. Две π-связи имеются в молекулах…..(укажите не менее двух вариантов ответа): 1) C2H6, 2) HCN, 3) CO2, 4) H3PO4. Ответы: 2) и 3).

6. Химическому элементу с формулой высшего оксида Э2O3 соответствует электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атома ….1) ns2np3, 2) ns2np1, 3) ns2np4, 4) ns2np2. Ответ: 2).

7. Пирамидальное строение имеют молекулы …..(укажите не менее двух вариантов ответа) 1) NH3, 2) PH3, 3) BF3, 4) GaF3. Ответы: 1), 2).

8. Какую кристаллическую решетку имеют вещества: алмаз, хлорид калия, железо, оксид углерода(IV)? 1) атомную; 2) металлическую; 3) молекулярную; 4) ионную Ответ: алмаз – 1), хлорид калия – 4), железо – 2), оксид углерода(IV) – 3).

3. Классы неорганических соединений

ОКСИДЫ – соединения элементов с кислородом, в которых кислород проявляет степень окислении минус два (-2). (См. с. 11). Кислотные оксиды - образуют все неметаллы (кроме F, He, Ar, Kr) и те металлы, которые могут находиться в высокой степени окисления +5, +6, +7 (V2O5, CrO3, Mn2O7). Кислотные оксиды, как правило, непосредственно взаимодействуют с водой, образуя кислоты:

SO3 + H2O → H2SO4

P2O5+ 3H2O → 2H3PO4

Исключение составляют SiO2, TeO2, TeO3, MoO3,WO3.

Кислотная природа кислотных оксидов проявляется в том, что они образуют соли при взаимодействии с растворимыми основаниями (щелочами)

SO2 + NaOH → NaHSO3 (гидросульфит натрия, кислая соль)

SO2 + 2NaOH → H2O + Na2SO3 (сульфит натрия, средняя соль)

CrO3+ 2NaOH → H2O + Na2CrO4 (хромат натрия, средняя соль),

или оснóвными оксидами:

CO2 + CaO → CaCO3

Оснóвные оксиды образуют металлы в низкой степени окисления (+1,+2). Это щелочные металлы, металлы главной подгруппы второй группы (щелочноземельные), Fe, Mn, Co, Ni и др.

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов непосредственно взаимодействуют с водой, образуя растворимые основания (щелочи):

Na2O + H2O → 2NaOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

Если оксид не растворим в воде, например Fe2O3, то соответствующее основание Fe(OH)3 получают косвенным путем

FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl

Оснóвная природа оснóвных оксидов проявляется в том, что они образуют соли при взаимодействии с кислотами:

MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O

или кислотными оксидами:

MgO + SO3 → MgSO4

Амфотерные оксиды образуют некоторые металлы в в степени окисления +2 (BeO, ZnO, SnO, PbO) и почти все металлы в степенях окисления +3 и +4 (Al2O3, Ga2O3, Sc2O3, Cr2O3, MnO2, SnO2, PbO2). Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами, т. е. способны проявлять и кислотные, и оснóвные свойства

Cr2O3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3H2O

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O (при сплавлении)

Cr2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3[Cr(OH)6] (в растворе)

В незначительной степени эту двойственность проявляют Fe2O3, CuO и некоторые др.

Если металл проявляет переменную степень окисления, то с повышением степени окисления металла оснóвные свойства оксидов ослабевают, а кислотные усиливаются:

MnO (основн.) MnO2 (амфот.) Mn2O7(кислотн.)

Несолеобразующие оксиды: CO, NO, N2O – не реагируют с водой, кислотами и основаниями.

КИСЛОТЫ - вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют в качестве катионов только ионы водорода: HNO3 → H+ + NO3—сильный электролит

HclO4 → H+ + ClO4- - сильный электролит

H2SO4 → H+ + HSO4- - сильный электролит (по первой ступени диссоциации)

HSO4- ⇄ H+ + SO42- - электролит средней силы (вторая ступень диссоциации)