В(Э) –валентность элемента

12. Элемент находится в 5-ом периоде, 4-й группе, главной подгруппе периодической системы. Составьте его электронную формулу, определите высшую степень окисления.

Решение:

Элемент 5-го периода, 4-й группы, главной подгруппы имеет 4 валентных электрона на 5-ом энергетическом уровне на 5s и 5p подуровнях. Его валентные (внешние) электроны имеют формулу 5s²5p².

Полная электронная формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰5s²4d¹⁰5p².

13. Приведите распределение валентных электронов селена по ор-

биталям в основном и возбужденных состояниях. Определите

его возможные валентности.

Решение:

Селен находится в 4-ом периоде, 6-й группе, главной подгруппе периодической системы. Его электронная формула:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴.

Валентные электроны находятся в состоянии 4s²4p⁴. Из них s-электроны находятся в спин - спаренном состоянии, на р - подуровне два электрона находятся в спин - спаренном состоянии, а два других в спин - свободном – распаренном.

 

Валентность элемента при образовании ковалентной связи определяется числом неспаренных электронов. Следовательно, в основном состоянии селен проявляет валентность, равную двум.

При переходе в возбужденное состояние по одному электрону из пар находящиеся на s- и р - подуровнях поочередно могут переходить на свободные орбитали d-подуровня, увеличивая общее число неспаренных электронов в атоме, тем самым, повышая валентность элемента. Первому возбужденному состоянию селена отвечает расположение валентных электронов в следующей конфигурации: 4s²4p³4d¹. Число неспаренных электронов равно 4 – валентность 4.

Второму возбужденному состоянию селена отвечает расположение валентных электронов в следующей конфигурации: 4s¹4p³4d². При этом в соответствии с правилом (Хунда) каждый электрон на 4d-подуровне занимает свободную орбиталь. Число неспаренных электронов равно 6 – валентность 6.

14. Какой из перечисленных элементов имеет наибольшее сродство

к электрону Cr, K, Br, Zn, As ?

Решение:

Все перечисленные элементы относятся к 4-му периоду. В периоде сродство к электрону увеличивается от щелочного металла (1-я группа) к галогену (7-я группа). Наибольшим сродством к электрону из перечисленных обладает Br – элемент 7-й группы.

15.Из приведенных соединений: Ni(OH)₂, CaO, SO₃, BaCl₂, Cr₂O₃ выберите оксид, в составе которого находится элемент, образующий газообразный гидрид типа ЭН₂. Какова

геометрическая структура такого гидрида? Какого типа химические связи реализуются в его молекуле.

Решение:

Газообразные гидриды образуют неметаллы. Неметаллы, как правило, имеют большую электроотрицательность, чем водород. Они отнимают недостающие до октета электроны у водорода. Поэтому элемент, образующий газообразный гидрид состава ЭН₂, находится в 6-й группе. Такому элементу отвечает сера, образующая оксид SO₃.

Между неметаллами, например, в гидриде Н₂S образуются ковалентные связи. Электроотрицательность серы выше, чем у водорода, следовательно, связь полярна.

Направленность связи и геометрическая конфигурация молекул определяется ориентацией в пространстве орбиталей и направлением, в котором перекрываются в наибольшей степени орбитали при образовании химической связи.

Валентные электроны серы находятся в состоянии 3s²3p⁴. Из них два неспаренных находятся на взаимно перпендикулярных р-орбиталях. Именно они образуют связь в молекуле H₂S при перекрывании с s-орбиталями атомов водорода. Перпендикулярность р-орбиталей определяет угловое строение молекулы Н₂S (ÐHSH » 90°).

16. Дипольный момент молекулы AsCl₅ равен 0 Д. Полярна ли эта молекула? Определите тип гибридизации атомных орбиталей мышьяка и геометрическую конфигурацию молекулы хлорида мышьяка (V).

Решение:

Если дипольный момент молекулы равен нулю, то молекула неполярна. Мышьяк находится в 4-м периоде, 5-й группе, главной подгруппе. В молекуле AsCl₅ мышьяк пятивалентен. Валентные электроны образуют конфигурацию 4s¹4p³4d¹. Гибридизация атомных орбиталей мышьяка sp³d. Геометрическая конфигурация молекулы AsCl₅ отвечает тригональной бипирамиде, у которой в центре находится атом мышьяка, а в вершинах атомы хлора.

17. Определите геометрическую конфигурацию молекул NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃. Как и почему изменяется валентный угол НЭН в указанном ряду соединений.

Решение:

Валентные электроны элементов 5-й группы, главной подгруппы находятся в ns²np³ состоянии, где n – главное квантовое число внешнего электронного уровня. Из пяти валентных электронов атома три неспаренных находятся на трех р-орбиталях. р-Орбитали взаимно перпендикулярны. Они образуют три взаимно перпендикулярные s-связи с s-орбиталями атомов водорода. Поэтому молекулы ЭН₃ имеет угол Н-Э-Н, близкий 90°. В ряду NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃ угол Н-Э-Н постоянно уменьшается, приближаясь к 90°. Электроотрицательность азота наибольшая в группе, а радиус атома наименьший. Следовательно связь Н-N наиболее полярна в указанном ряду соединений. Набольшие искажения прямого угла валентных связей следует ожидать именно в молекуле аммиака.

Наименьшие искажения валентного угла проявляются в молекуле SbH₃, так как сурьма имеет наибольший радиус и наименьшую электроотрица-тельность в 5-й группе. Наименьшие искажения валентного угла проявля-ются в молекуле SbH₃, так как сурьма имеет наибольший радиус и наи-меньшую электроотрицательность в 5-й группе.

Вопросы к коллоквиуму 1

1. Основные классы неорганических соединений. Оксиды, основания, кислоты, соли.

2. Основные способы получения оксидов, оснований, кислот, солей.

3. Валентность. Графические формулы, правила их составления.

4. Виды оксидов: основные, кислотные, амфотерные оксиды. Особенности и свойства.

5. Виды гидратов оксидов. Кислоты, основания, амфотерные гидроксиды.

6. Соли средние, кислые, основные. Особенности строения и свойства.

7. Основные положения атомно-молекулярной теории.

8. Основные понятия в химии. Атом, молекула, элемент, атомная масса, молекулярная масса, моль, число Авогадро, молярная масса.

9. Законы сохранения массы и постоянства состава.

10.Законы кратных и объемных отношений.

11.Закон эквивалентов. Эквивалент, эквивалентная масса. Способы вычисления эквивалентов простых и сложных веществ по формулам.

12.Закон Авогадро. Следствия к закону Авогадро.

13.Основные сведения о строении атомов. Состав атомных ядер. Основные характеристики протона, нейтрона, электрона. Изотопы.

14.История развития представлений о сложном строении атома. 15.Катодные лучи, термоэлектронная эмиссия, фотоэффект, рентгеновское излучение, радиоактивность. Модель атома Дж. Томсона.

16.Опыт Резерфорда. Гипотеза Резерфорда. Достоинства и недостатки гипотезы Резерфорда о строении атома.

17.Теория строения атома водорода Н. Бора.

18.Основные положения квантовой теории строения атома.

19. Квантовые числа. Электронные спектроскопические формулы атомов.

20.История открытия Периодического закона Д.И. Менделеева.

21. Экспериментальное обоснование Периодического закона

22.Закон Мозли. Роль закона Мозли. Современная формулировка Периодического закона.

23.Причины периодичности свойств элементов.

24.Связь свойств элементов, с зарядом ядра, электронным строением атомов и положением в Периодической системе.

25.Радиус атома. Энергия ионизации. Энергия сродства к электрону.

26.Электроотрицательность. Изменение свойств элементов в зависимости от положения в Периодической системе.

27.Виды и особенности химической связи.

28.Ковалентная связь. Метод валентных связей.

29.Метод молекулярных орбиталей.

30.Валентность в ковалентных соединениях. Насыщаемость.

31.Полярность химической связи. Полярность молекул. Дипольный момент.

32.Направленность химической связи. Гибридизация атомных орбиталей. Строение простейших молекул.

33.Ионная связь. Механизм образования ионной связи. Свойства ионной связи.

34.Донорно-акцепторная связь. Механизм образования донорно-акцепторной связи.

35.Металлическая связь.

36.Силы Ван-дер-Ваальса.

 

БЛОК 2

Общие задания для всех вариантов по темам 7-11

Максимальное количество баллов

1. Выполните лабораторную работу «Химическая кинетика и равновесие»……………. …………………………………………........ 20

2. Выполните лабораторную работу «Свойства растворов электролитов».…................…………………………………………..... 20

3. Выполните лабораторную работу «Окислительно-восстановительные реакции».………………………………………………………………..... 20

4. Выполните лабораторную работу «Свойства металлов»…..... 20

5. Выполните самостоятельные работы ............………............. 50´4

6. Сдайте коллоквиум .....................................………......................100