Förutsägelse av partiklars geometriska form

TEMA 6. Förutsägelse av partiklers geometriska form.
Samtal:

1. Vilka egenskaper hos kovalenta bindningar känner du till?

2. Vilken egenskap hos kovalenta bindningar bestämmer partiklarnas rymdstruktur (geometri)?
   För att beskriva molekylers rymdstruktur är det mest praktiskt att använda modellen för hybridisering av atomorbitaler, som föreslogs av den amerikanska forskaren L. Pauling.

3. Vad är hybridisering av atomorbitaler?

4. Vilka typer av hybridisering känner du till?

II. Sammanfattning och systematisering av elevernas kunskaper.

1. Uppgifter för självständigt arbete: Undersök partiklers rymdkonfiguration:

2. Berylliumfluorid – BeF2.
   Bild 1. Elektronisk struktur för berylliumfluoridens molekyl.

sp-hybridisering AO; 2 σ-bindningar
Molekylen BeF2 är linjär, valensvinkeln är 180°.
2. Bortriklorid – BCl3.
Bild 2. Elektronisk struktur för bortrikloridens molekyl.

sp2-hybridisering AO; 3 σ-bindningar
Molekylen BCl3 är plan, triangulär, valensvinkeln är 120°.
3. Metan – CH4.
Bild 3. Elektronisk struktur för metanmolekylen.

sp3-hybridisering AO; 4 σ-bindningar
Molekylen CH4 är tetraedrisk, valensvinkeln är 109°28'.
4. Ammoniak – NH3.
Bild 4. Elektronisk struktur för ammoniakens molekyl.

sp3-hybridisering AO; 3 σ-bindningar
Molekylen NH3 har formen av en regelbunden pyramid, valensvinkeln är 107°3'.
5. Vatten – H2O.
Bild 5. Elektronisk struktur för vattenmolekylen.

sp3-hybridisering AO; 3 σ-bindningar
Molekylen H2O är vinklad, valensvinkeln är 104°5'.
6. Etylen – C2H4.
Bild 6. Elektronisk struktur för etenmolekylen.

sp2-hybridisering AO
Molekylen C2H4 är plan, triangulär, valensvinkeln är 120°.
2. Förbättring av förmågan att bestämma typ av hybridisering av atomorbitaler och partiklers geometri.
Uppgift. För att bestämma strukturen hos molekyler i gasfasen använder man ibland metoden för elektronografi, som gör det möjligt att hitta interatomära avstånd i en molekyl genom att studera intensiteten av elastisk elektronspridning. Enligt experimentella data är de interatomära avstånden i molekylen NCl3 r(N-Cl) = 0,176 nm, r(Cl-Cl) = 0,283 nm. Bestäm vilken geometrisk figur atomkärnorna bildar i denna molekyl. Vilken typ av hybridisering hos den centrala atomen beskriver denna molekylstruktur?
Lösning: Alla tre N-Cl-bindningarna i molekylen NC13 är lika. Molekylen kan ha formen av en regelbunden triangel om kväveatomen ligger i den plan som bildas av de tre kloratomerna:
Bild 7. Elektronisk struktur för kvävekloridmolekylen.
Om kväveatomen ligger utanför denna plan, får molekylen formen av en triangulär pyramid.
I det första fallet är vinkeln mellan bindningarna ∠Cl-N-Cl = 120°, i det andra fallet ∠Cl-N-Cl ≠ 120°.
För att hitta denna vinkel, överväg den likbenta triangeln ΔCl-N-Cl.
Enligt cosinussatsen:
r(Cl-Cl)² = r(N-Cl)² + r(N-Cl)² – 2r(N-Cl)²cos(∠Cl-N-Cl), härmed
cos(∠Cl-N-Cl) = 1 – 0,283² / (2·0,176²) = -0,293; cos(∠Cl-N-Cl) = 107°.
Detta innebär att molekylen är en triangulär pyramid. Den centrala kväveatomen är i sp-hybridisering.
Svar: Triangulär pyramid.
sp3-hybridisering.

III. Sammanfattning av lektionen. Hemläxa.

1. Undersök partiklers rymdkonfiguration SF6, BF3, C2H2.

2. Lös uppgiften: Enligt elektronografiska experiment är de interatomära avstånden i molekylen BI3: r(B-I) = 0,210 nm. Bestäm vilken geometrisk figur atomkärnorna bildar i denna molekyl. Bestäm den centrala atomens hybridiseringstyp.