Стр. 118 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

116

Н

•

Н N H O

H C H

••

H H H

H

Вокруг атома углерода локализовано четыре

σ

-связывающие электронные

пары (по числу атомов водорода), вокруг атома азота три

σ

-связывающие элек-

тронные пары (по числу атомов водорода) и одна несвязывающая электронная

пара; вокруг атома в молекуле воды вокруг кислорода – две

σ

-связывающие и

две несвязывающие электронные пары. Данные молекулы относятся к типу АВ

4

(СН

4

), АВ

3

Е (NH

3

), АВ

2

Е

2

(H

2

O), что соответствует

sp

3

-гибридизации. Молекула

метана имеет форму правильного тетраэдра с атомом углерода в центре. В мо-

лекуле аммиака одна из вершин тетраэдра занята несвязывающей электронной

парой, поэтому молекула имеет форму тригональной пирамиды. В молекуле

воды две вершины тетраэдра заняты электронными парами, а сама молекула

имеет угловую форму.

Увеличение числа несвязывающих электронных пар центрального атома,

отталкивание между которыми проявляется в большей степени, приводит к

уменьшению валентного угла в ряду этих молекул.

Рассмотрим пространственную конфигурацию этих молекул в рамках

теории гибридизации.

Валентные электроны центральных атомов C, N и О распределены по

атомным орбиталям следующим образом:

6

C ….2

s

2

p

2

6

С

*

....2

s

1

2

p

3

. – возбужденное состояние

7

N …..2

s

2

p

3

;

8

O …..2

s

2

p

4

Молекула СН

4

.

У атома углерода на четырех валентных орбиталях рас-

положены четыре электрона, которые образуют четыре

σ

-связи с атомами во-

дорода. Комбинация одной

s-

и трех

р

-орбиталей приводит к

sp

3

-гибридизации.

Молекула имеет форму правильного тетраэдра, к вершинам которого и направ-

лены гибридные орбитали. Валентный угол НСН равен 109

о

28

`

. Симметричная

молекула СН

4

имеет дипольный момент, равный нулю (неполярна), так как век-

торная сумма дипольных моментов четырех полярных

σ

-связей равна нулю.

Молекула NH

3

.

У азота на четырех валентных орбиталях находятся пять

электронов, которые образуют три

σ

-связи с атомами водорода. Одна пара

электронов оказывается несвязывающей. Тип гибридизации

sp

3

, но одна из

вершин тетраэдра занята

несвязывающей электронной парой, поэтому молекула NH

3

имеет форму

тригональной пирамиды. Валентный угол HNH равен 107

о

3`. Векторная сумма

дипольных моментов связей не равна нулю, молекула полярна.