Материал: Теоретические основы химии

Азот N2 . Простое вещество. Связываемые атомы одинаковые и при этом небольшие, следовательно, связь в молекуле азота ковалентная неполярная.

Кальций Са. Простое вещество. Связываемые атомы одинаковые и довольно большие, следовательно связь в кристалле кальция металлическая.

Исходя из теории ковалентной связи, изобразите в виде валентных схем строение молекул: HCl, H2O, NH3.

Почему энергия двойной связи С = С (613,2 кДж) не равна удвоенному значению энергии одинарной связи С С (348,6 кДж)?

Как изменяется полярность связи и прочность молекул в ряду HF, HCl, HBr, HI?

Какие химические связи имеются в ионах [NH4]+, [BF4]?

Какую валентность, обусловленную не спаренными электронами (спин-валентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном состояниях?

Что такое гибридизация валентных орбиталей? Какое строение имеют молекулы типа АВn если связь в них образуется за счет sp-, sp2-, sp3 - гибридизации орбиталей атома А?

Как метод молекулярных орбиталей (МО) описывает строение двухатомных гомоядерных молекул элементов, второго периода?

Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н-О и О-Rb в гидроксиде RbОН и определить: а) какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности; б) каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

Как изменяется прочность связи в ряду СO2-SiO2-GeO2-SnO2? Указать причины этих изменений.

Дипольный момент молекулы HCN равен 0,9710-29 Клм. Определите длину диполя молекулы HCN.

Какой вид гибридизации электронных облаков имеет место в атоме кремния при образовании молекулы SiF4? Какова пространственная структура этой молекулы?

Опишите с помощью метода молекулярных орбиталей молекулу Н20.

Определите тип гибридизации орбиталей центрального атома в частице Н3О+. Назовите и изобразите геометрическую форму этой частицы.

Определите тип гибридизации орбиталей центрального атома в частице NO2. Назовите и изобразите геометрическую форму этой частицы.

Укажите тип гибридизации орбиталей бора в молекуле BBr3.

Какие виды химической связи имеются в молекуле NH4I ?

Сера образует химические связи с калием, водородом, бромом и углеродом. Какие из связей наиболее и наименее полярны? Укажите, в сторону какого атома происходит смещение электронного облака связи.

Описать с позиции метода МО молекулу ВеН2 : определить кратность связи и магнитные свойства молекулы.

Описать с позиции метода МО молекулу СН4 : определить кратность связи и магнитные свойства молекулы.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [MoCl4]2-

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [ZnCl4]2-

С помощью метода валентных связей (ВС) опишите пространственное строение молекулы CO2.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [Cd(H2O)4]2+

С помощью метода валентных связей (ВС) опишите пространственное строение молекулы (NН4)+.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [Ni(OH)4]2-

С помощью метода валентных связей (ВС) опишите пространственное строение молекулы PF3.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [Co(NH3)4]3+.

С помощью метода валентных связей (ВС) опишите пространственное строение молекулы SiF4.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [Cr(H2O)4]3+

Определите тип гибридизации и геометрическую форму комплексного иона [CuCl4]2-

Основные классы неорганических соединений

Классификация сложных неорганических веществ

Неорганические вещества делятся на четыре основных класса: оксиды, кислоты, основания, соли. Представим известные нам классы соединений в виде единой схемы:

Деление веществ на классы достаточно условно. Например, мы знаем, что кислоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные, но их обычно не выделяют в отдельные классы соединений. Точно также не являются отдельными классами сильные и слабые кислоты. Это же справедливо и для оснований. Между классами существует важная связь, которую называют генетической. Эта связь заключается в том, что из веществ одного класса можно получить вещества других классов. Существует два основных пути генетических связей между веществами: один из них начинается металлами, другой - неметаллами. Например, сульфат кальция CaSO4 можно получить либо из металла кальция, либо другим путем - из неметалла серы:

С другой стороны, из соли можно опять прийти к металлу и неметаллу:

Одновременно существуют и другие пути взаимопревращений соединений разных классов. Таким образом, генетические связи между разными классами соединений очень многообразны.

Оксиды и их классификация.

Как мы уже знаем, оксиды бывают кислотные и основные. Это деление положено в основу их классификации.

Большинство кислотных оксидов хорошо реагирует с водой, давая кислоту. Например, кислый вкус простой газированной воды объясняется образованием угольной кислоты Н2СО3 из кислотного оксида СО2:

СО2 + Н2О = Н2СО3 (угольная кислота)

В простейших случаях формулу образующейся кислоты легко получить из формулы кислотного оксида простым сложением. Например:

Однако не все кислотные оксиды растворяются в воде, поэтому не все могут непосредственно с ней реагировать. Зато все кислотные оксиды реагируют с основаниями. При этом получается сразу соль. Например:

Полученную соль кремниевой кислоты можно превратить в саму кремниевую кислоту добавлением другой кислоты:

Na2SiO3 + 2 HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

Таким образом, кислотному оксиду всегда соответствует определенная кислота:

CO2 (оксид углерода) - H2CO3 (угольная кислота);

SO3 (оксид серы VI) - H2SO4 (серная кислота);

SiO2 (оксид кремния) - H2SiO3 (кремниевая кислота).

Поскольку реакция с основаниями является общей для всех кислотных оксидов, им можно дать такое определение:

Оксиды, которые взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды, называются кислотными оксидами.

Кислотные оксиды, образованы в основном неметаллами. Следует запомнить только два оксида металлов, которые также являются кислотными. Это оксиды хрома и марганца, в которых металлы имеют наибольшую из всех возможных степень окисления:

Mn2O7 (оксид марганца VII) - HmnO4 (марганцовая кислота).

Основные оксиды образуются только металлами. Некоторые из них легко реагируют с водой, давая соответствующее основание:

Li2O + H2O = 2 LiOH (основание - гидроксид лития).

Еще один пример - хорошо известная реакция получения гашеной извести из оксида кальция и воды.

CaO + H2O = Ca(OH)2 (основание - гидроксид кальция).

Существует, однако большое количество нерастворимых основных оксидов. Их относят именно к основным оксидам благодаря реакциям с кислотами:

ZnO + H2O = реакция не идет (ZnO не растворим в воде);

ZnO + 2 HCl = ZnCl2 (соль) + H2O

Последняя реакция аналогична реакции нейтрализации между кислотой (HCl) и гидроксидом цинка Zn(OH)2, который мог бы получаться из ZnO, если бы оксид цинка растворялся в воде:

[ZnO + H2O] = Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl2 (соль) + H2O

Каждому основному оксиду соответствует определенное основание:

MgO (оксид магния) - Mg(OH)2 (гидроксид магния);

Fe2O3 (оксид железа III) - Fe(OH)3 (гидроксид железа III);

Na2O (оксид натрия) - NaOH (гидроксид натрия).

Таким образом, общее свойство основных оксидов заключается в способности реагировать с кислотами с образованием соли и воды.

Оксиды, которые взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды, называются основными оксидами.

Оксиды хрома и марганца, в которых металл имеет низшую степень окисления, являются обыкновенными основными оксидами (как и оксиды всех остальных металлов). Вот какие гидроксиды им соответствуют:

CrO (оксид хрома II) - Cr(OH)2 (гидроксид хрома II);

MnO (оксид марганца II) - Mn(OH)2 (гидроксид марганца II).

Соединения хрома (II) крайне неустойчивы и быстро переходят в соединения хрома (III). С применением многих интересных оксидов мы уже познакомились в главе 6 "кислород".