Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

R1N2Tj2udN1VM

Wiązanie w cząstecze fluoru $F_{2}$ jest krótsze od wiązania w anionie nadtlenkowym ( ${O_{2}}^{2 -}$ ). Co jest tego przyczyną? Wskaż prawidłową odpowiedź.

Wyższy rząd wiązania w $F_{2}$ niż ${O_{2}}^{2 -}$ .
Ładunek ujemny anionu nadtlenkowego.
Mniejszy promień atomowy fluoru niż tlenu.
Większa liczba elektronów w ${O_{2}}^{2 -}$ niż $F_{2}$ .

Ćwiczenie 2

RATy8UAUkQy6w

Cząsteczki/jony, które posiadają taką samą liczbę elektronów walencyjnych i analogiczną budowę, określa się jako izoelektronowe, np. $CO$ i ${CN}^{-}$ . Zaznacz, która cząsteczka/jon jest cząsteczką izoelektronową/jonem izoelektronowym do cząsteczki azotu ( $N_{2}$ ).

$B_{2}$
${C_{2}}^{2 -}$
$O_{2}$
${O_{2}}^{2 -}$

Cząsteczka diazotu posiada $10$ elektronów walencyjnych. Obliczając liczbę elektronów w poszczególnych przypadkach, dostajemy sześć elektronów walencyjnych dla $B_{2}$ , $10$ dla $C_{2}^{2 ‒}$ , $12$ dla $O_{2}$ i $14$ w przypadku $O_{2}^{2 ‒}$ . Oznacza to, że jon diwęglikowy $C_{2}^{2 ‒}$ jest izoelektronowy z cząsteczką diazotu. W obydwu sytuacjach występuje wiązanie potrójne.

R1WZLb9SwuGW01

Ćwiczenie 3

Wskaż zdania prawdziwe, określające orbitale niewiążące.

To każdy orbital, który jest nieobsadzony elektronami w stanie podstawowym cząsteczki.
Są utworzone z orbitali atomowych, które nie nałożyły się z orbitalami pochodzącymi z drugiego atomu.
Ich obsadzenia nie uwzględnia się przy liczeniu rzędu wiązania.
We wzorze Lewisa odpowiadają wolnym parom elektronowym.

Ćwiczenie 4

W reakcji tlenu z bardzo silnym utleniaczem może dojść do oderwania jednego elektronu od cząsteczki $O_{2}$ , co prowadzi do utworzenia kationu dioksygenylu o wzorze $O_{2}^{+}$ . Wybierz prawidłowe odpowiedzi w oparciu o diagram energetyczny.

R1YY0VfQZm1Qo

Ilustracja — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RHjdkVMb7WClt2

Kation dioksygenylu posiada {parzystą}{#nieparzystą} liczbę elektronów, natomiast rząd wiązania wynosi {1,5}{2}{#2,5}.

Na podstawie diagramu energetycznego cząsteczki można określić tzw. rząd wiązania. Z definicji jest to połowa różnicy między liczbą elektronów obsadzających orbitale wiążące a liczbą elektronów obsadzających orbitale antywiążące, co można zapisać w postaci wzoru:

R = \frac{n_{e} - n_{e}^{*}}{2}

gdzie:

$R$ – rząd wiązania;
$n_{e}$ – liczba elektronów na orbitalu wiążącym;
$n_{e}^{*}$ – liczba elektronów na orbitalu antywiążącym.

rząd wynosi:

$R = \frac{1}{2} (8 - 3) = 2,5$

bo:

liczba elektronów na orbitalu wiążącym wynosi $8$ ;

liczba elektronów na orbitalu antywiążącym wynosi $3$ .

Ćwiczenie 4

R1WPkNkaZlt7C

RfAFWritxiioz2

Ćwiczenie 5

Uzupełnij poniższy tekst w oparciu o diagram energetyczny.

W cząsteczce $HF$ orbital wiążący jest określony jako { $σ 1 s 2 s$ } {# $σs 1 s 2 py$ } { $π 1 s 2 s$ } { $π 1 s 2 py$ } i posiada większy udział orbitalu walencyjnego {wodoru} {#fluoru}, przez co para wiążąca jest przesunięta w stronę atomu {wodoru} {#fluoru}. Liczba elektronów na orbitalu antywiążącym w cząsteczce $HF$ wynosi {#0} {1} {2}.

Ćwiczenie 6

W oparciu o diagram energetyczny określ, czy może istnieć jon ${He}^{2 +}$ . Odpowiedź uzasadnij, obliczając rząd wiązania.

R1AaJR10Xm7MS

RdSZ8qiKoRxTt

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je we wskazanym polu.

Wiemy już, że nie ma związków „czysto jonowych” – nawet fluorki metali alkalicznych posiadają nieznaczny charakter kowalencyjny. W oparciu o przedstawiony wzór, oblicz charakter jonowy wiązania w $LiH$ . Następnie narysuj diagram energetyczny, uwzględniający nakładanie się orbitali walencyjnych obydwu atomów. Zwróć uwagę na elektroujemność obydwu atomów: ten bardziej elektroujemny będzie posiadał orbitale walencyjne o niższej energii.

W konstrukcji diagramu energetycznego wykorzystujemy fakt tworzenia dwóch orbitali $σ$ , wiążącego i antywiążącego, otrzymanych z dwóch orbitali $1 s$ $0,5$ i pochodzących od atomów helu. Łączna liczba elektronów wynosi trzy, z czego dwa są na orbitalu wiążącym, zaś jeden na antywiążącym. Rząd wiązania wynosi $0,5$ , co oznacza, że wiązanie jest słabsze od wiązania pojedynczego. Jon może istnieć. Można wytworzyć jony ${He}_{2}^{+}$ wskutek wyładowań elektrycznych w gazowym helu.

Ćwiczenie 6

RzpsCSNnzXfyV

Ćwiczenie 7

W fazie gazowej lit może tworzyć cząsteczki dwuatomowe. Narysuj diagram energetyczny cząsteczki ${Li}_{2}$ .

RJZ7BbDo7Ch53

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je we wskazanym polu.

Orbitalami walencyjnymi litu są orbitale $2 s$ . Mogą się one nakładać, dając dwa orbitale $σ$ : wiążący i antywiążący. Diagram energetyczny cząsteczki ${Li}_{2}$ będzie podobny do diagramu cząsteczki wodoru. Rząd wiązania wynosi $1$ .

Ćwiczenie 7

R1BXreogjXt02

Ćwiczenie 8

Charakter wiązania w cząsteczkach heteroatomowych zmienia się płynnie, w zależności od udziału wiązania jonowego – od kowalencyjnego poprzez kowalencyjne spolaryzowane do jonowego. W rzeczywistości nie ma ścisłego kryterium, które wyznaczałoby, kiedy wiązanie jest jonowe. Można więc obliczyć udział wiązania jonowego wzrastającego z różnicą elektroujemności, ale zależy to także od wartości elektroujemności połączonych atomów. Stosując wzór:

16 \cdot |x_{2} - x_{1}| + 3, 5 \cdot {|x_{2} - x_{1}|}^{2}

można wyliczyć, że nawet dla $CsF$ charakter jonowy wiązania wynosi ok. $91 %$ .

Oblicz udział jonowy wiązania w $LiH$ i skonstruuj diagram energetyczny, uwzględniając przyczynek kowalencyjny.

RnExcz2TVX60u

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je we wskazanym polu.

Elektroujemność litu wynosi $1,0$ zaś wodoru – $2,1$ . Różnica elektroujemności $|x_{2} - x_{1}|$ równa się zatem $1,1$ . Podstawiając tę wartość do wzoru, otrzymujemy:

16 \cdot 1,1 + 3,5 \cdot 1,21 = 17,6 + 4,24 = 21,8

co oznacza około $22 %$ udziału jonowego w wiązaniu.

Diagram energetyczny otrzymujemy przez nałożenie orbitali walencyjnych atomów litu ( $2 s$ ) oraz wodoru ( $1 s$ ), prowadzące od utworzenia dwóch orbitali $s$ : wiążącego i antywiążącego. Ze względu na wyższą elektroujemność atomu wodoru, w porównaniu do atomu litu, orbital walencyjny wodoru będzie miał niższą energię niż orbital walencyjny litu.

RZoxa0QbWVGcB

Ćwiczenie 8

RaqTkIHv7HM6S

Film samouczek

Dla nauczyciela