Cấu Trúc Phân Tử Có Ch4 Naoh Sio2 Al. Mêtan, Etylen, Axetylen

liên kết hóa học

Tất cả các tương tác dẫn đến sự liên kết của các hạt hóa học (nguyên tử, phân tử, ion, v.v.) thành chất được chia thành liên kết hóa học và liên kết giữa các phân tử (tương tác giữa các phân tử).

liên kết hóa học- liên kết trực tiếp giữa các nguyên tử. Có liên kết ion, cộng hóa trị và liên kết kim loại.

Liên kết giữa các phân tử- liên kết giữa các phân tử. Đây là liên kết hydro, liên kết ion-lưỡng cực (do sự hình thành liên kết này, ví dụ, sự hình thành lớp vỏ hydrat hóa của các ion xảy ra), liên kết lưỡng cực-lưỡng cực (do sự hình thành liên kết này, các phân tử của các chất phân cực được kết hợp, ví dụ, trong axeton lỏng), v.v.

Sự gắn kết- liên kết hóa học hình thành do lực hút tĩnh điện của các ion trái dấu. Trong hợp chất nhị phân (hợp chất của hai nguyên tố), nó được hình thành khi kích thước của các nguyên tử được liên kết khác nhau rất nhiều: một số nguyên tử lớn, một số nguyên tử khác nhỏ - tức là một số nguyên tử dễ dàng nhường electron, trong khi những nguyên tử khác có xu hướng chấp nhận chúng (thường là những nguyên tử của nguyên tố tạo thành kim loại điển hình và nguyên tử của nguyên tố tạo thành phi kim loại điển hình); độ âm điện của các nguyên tử đó cũng rất khác nhau. Liên kết ion là không định hướng và không bão hòa.

liên kết cộng hóa trị- Liên kết hóa học xảy ra do sự hình thành của một cặp electron chung. Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử nhỏ có cùng bán kính hoặc gần bằng nhau. Một điều kiện cần thiết là sự hiện diện của các điện tử chưa ghép đôi trong cả hai nguyên tử liên kết (cơ chế trao đổi) hoặc một cặp không chia sẻ trong một nguyên tử và một quỹ đạo tự do trong một quỹ đạo khác (cơ chế cho-nhận):

một)	H + H H: H	H-H	H2	(một cặp electron dùng chung; H là đơn giá trị);
b)	NN	N 2	(ba cặp electron chung; N là hoá trị ba);
trong)	H-F	HF	(một cặp electron chung; H và F là đơn giá trị);
G)	NH4 +	(bốn cặp electron dùng chung; N là tứ hóa trị)

Theo số cặp electron chung, liên kết cộng hóa trị được chia thành
• đơn giản (đơn)- một cặp electron
• gấp đôi- hai cặp electron
• gấp ba- ba cặp electron.

Liên kết đôi và liên kết ba được gọi là liên kết đa.

Theo sự phân bố mật độ electron giữa các nguyên tử liên kết, liên kết cộng hóa trị được chia thành không phân cực và cực. Liên kết không phân cực được hình thành giữa các nguyên tử giống hệt nhau, liên kết có cực được hình thành giữa các nguyên tử khác nhau.

Độ âm điện- thước đo khả năng hút các cặp electron chung của nguyên tử trong chất. Các cặp electron của liên kết phân cực thiên về các nguyên tố có độ âm điện nhiều hơn. Chính sự dịch chuyển của các cặp electron được gọi là sự phân cực của liên kết. Các điện tích một phần (dư thừa) được hình thành trong quá trình phân cực được ký hiệu là + và -, ví dụ:.

Theo bản chất của sự xen phủ của các đám mây electron ("obitan"), liên kết cộng hóa trị được chia thành -bond và -bond. - Liên kết được hình thành do sự xen phủ trực tiếp của các đám mây electron (dọc theo đường thẳng nối các hạt nhân của nguyên tử), - liên kết - do sự xen phủ bên (ở hai phía của mặt phẳng mà các hạt nhân của nguyên tử nằm).

Liên kết cộng hóa trị có hướng và có thể bão hòa, cũng như có thể phân cực. Để giải thích và dự đoán hướng tương hỗ của các liên kết cộng hóa trị, một mô hình lai hóa được sử dụng.

Sự lai tạp của các obitan nguyên tử và các đám mây electron- sự liên kết được cho là của các obitan nguyên tử về năng lượng, và hình dạng các đám mây electron trong quá trình hình thành các liên kết cộng hóa trị của một nguyên tử. Ba kiểu lai phổ biến nhất là: sp-, sp 2 và sp 3 - phép lai. Ví dụ: sp-loại hóa - trong phân tử C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (cấu trúc mạch thẳng); sp Lai hóa 2 - trong các phân tử C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (hình tam giác phẳng); sp Lai hóa 3 - trong phân tử CCl 4, SiH 4, CH 4 (dạng tứ diện); NH 3 (hình chóp); H 2 O (hình góc).

kết nối kim loại- Liên kết hóa học được hình thành do sự xã hội hóa của các electron hóa trị của tất cả các nguyên tử liên kết của tinh thể kim loại. Kết quả là, một đám mây electron đơn lẻ của tinh thể được hình thành, đám mây này dễ bị dịch chuyển dưới tác dụng của hiệu điện thế - do đó tính dẫn điện của kim loại cao. Liên kết kim loại được hình thành khi các nguyên tử liên kết lớn và do đó có xu hướng tặng electron. Các chất đơn giản có liên kết kim loại - kim loại (Na, Ba, Al, Cu, Au, v.v.), phức chất - hợp chất liên kim (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5, Zn 8, v.v.). Liên kết kim loại không có hướng bão hòa. Nó cũng được bảo quản trong kim loại nóng chảy.

liên kết hydro- liên kết giữa các phân tử được hình thành do sự nhận một phần cặp êlectron của nguyên tử có độ âm điện lớn bởi nguyên tử hiđrô có điện tích dương lớn. Nó được hình thành khi trong một phân tử có một nguyên tử chỉ có một cặp electron và độ âm điện lớn (F, O, N), và trong phân tử kia có một nguyên tử hydro liên kết cực mạnh với một trong những nguyên tử này. Ví dụ về liên kết hydro giữa các phân tử:

H — O — H ··· OH 2, H — O — H ··· NH 3, H — O — H ··· F — H, H — F ··· H — F.

Liên kết hydro nội phân tử tồn tại trong phân tử của polypeptit, axit nucleic, protein, v.v.

Một thước đo độ bền của bất kỳ liên kết nào là năng lượng liên kết. Năng lượng trái phiếu là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học nhất định trong 1 mol chất. Đơn vị đo là 1 kJ / mol.

Năng lượng của liên kết ion và liên kết cộng hoá trị có cùng bậc, năng lượng của liên kết hiđrô là bậc có độ lớn hơn kém nhau.

Năng lượng của liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào kích thước của các nguyên tử liên kết (độ dài liên kết) và tính đa hiệu của liên kết. Các nguyên tử càng nhỏ và liên kết càng lớn thì năng lượng của nó càng lớn.

Năng lượng liên kết ion phụ thuộc vào kích thước của các ion và điện tích của chúng. Các ion càng nhỏ và điện tích của chúng càng lớn thì năng lượng liên kết càng lớn.

Cấu trúc của vật chất

Theo loại cấu trúc, tất cả các chất được chia thành phân tử và phi phân tử. Các chất phân tử chiếm ưu thế trong số các chất hữu cơ, trong khi các chất phi phân tử chiếm ưu thế trong các chất vô cơ.

Theo kiểu liên kết hóa học, người ta chia các chất thành chất có liên kết cộng hóa trị, chất có liên kết ion (chất ion) và chất có liên kết kim loại (kim loại).

Các chất có liên kết cộng hóa trị có thể là phân tử hoặc phi phân tử. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến tính chất vật lý của chúng.

Phân tử chất bao gồm các phân tử liên kết với nhau bằng liên kết yếu giữa các phân tử, bao gồm: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 và các chất đơn giản khác; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, các polime hữu cơ và nhiều chất khác. Các chất này không có độ bền cao, nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp, không dẫn điện, một số chất tan trong nước hoặc các dung môi khác.

Các chất phi phân tử có liên kết cộng hóa trị hoặc các chất nguyên tử (kim cương, graphit, Si, SiO 2, SiC và những chất khác) tạo thành tinh thể rất mạnh (graphit phân lớp là một ngoại lệ), chúng không hòa tan trong nước và các dung môi khác, có độ nóng chảy và sôi cao. điểm, hầu hết chúng không dẫn điện (ngoại trừ than chì có tính dẫn điện và chất bán dẫn - silic, gecmani, v.v.)

Tất cả các chất ion tự nhiên là phi phân tử. Đây là những chất rắn chịu lửa mà dung dịch và sự nóng chảy của nó dẫn dòng điện. Nhiều người trong số họ có thể hòa tan trong nước. Cần lưu ý rằng trong các chất ion, tinh thể của chúng bao gồm các ion phức, có cả các liên kết cộng hoá trị, ví dụ: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 +) (NO 3-), v.v ... Các nguyên tử tạo nên ion phức liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Kim loại (chất có liên kết kim loại) rất đa dạng về tính chất vật lý của chúng. Trong số đó có kim loại lỏng (Hg), rất mềm (Na, K) và kim loại rất cứng (W, Nb).

Tính chất vật lý đặc trưng của kim loại là tính dẫn điện cao (không giống như chất bán dẫn, nó giảm khi nhiệt độ tăng), nhiệt dung và độ dẻo cao (đối với kim loại nguyên chất).

Ở trạng thái rắn, hầu hết tất cả các chất đều được cấu tạo từ tinh thể. Theo kiểu cấu trúc và kiểu liên kết hóa học, tinh thể ("mạng tinh thể") được chia thành nguyên tử(tinh thể của các chất phi phân tử có liên kết cộng hóa trị), ion(tinh thể của các chất ion), phân tử(tinh thể của các phân tử chất có liên kết cộng hóa trị) và kim loại(tinh thể của các chất có liên kết kim loại).

Nhiệm vụ và đề kiểm tra chủ đề "Chuyên đề 10." Liên kết hóa học. Cấu trúc của vật chất. "

• Các loại liên kết hóa học - Cấu trúc của vật chất lớp 8-9

  Bài: 2 Bài tập: 9 Kiểm tra: 1

• Nhiệm vụ: 9 Kiểm tra: 1

Sau khi học xong chủ đề này, bạn sẽ học được các khái niệm sau: liên kết hóa học, liên kết giữa các phân tử, liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết kim loại, liên kết hiđro, liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba, liên kết đa phân, liên kết không phân cực, liên kết có cực , độ âm điện, độ phân cực của liên kết, - và -bond, sự lai hóa các obitan nguyên tử, năng lượng liên kết.

Các em phải biết phân loại các chất theo kiểu cấu tạo, theo kiểu liên kết hóa học, sự phụ thuộc tính chất của chất đơn giản và phức tạp vào kiểu liên kết hóa học và kiểu “mạng tinh thể”.

Bạn sẽ có thể: xác định loại liên kết hóa học trong một chất, kiểu lai hóa, vẽ các dạng liên kết, sử dụng khái niệm độ âm điện, một số độ âm điện; để biết sự thay đổi độ âm điện của các nguyên tố hoá học một chu kì, một nhóm để xác định độ phân cực của liên kết cộng hoá trị.

Sau khi chắc chắn rằng mọi thứ bạn cần đã được học, hãy tiến hành các nhiệm vụ. Chúng tôi chúc bạn thành công.

Tài liệu đề xuất:

• O. S. Gabrielyan, G. G. Lysova. Hóa học 11 ô. M., Bustard, 2002.
• G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Hóa học 11 ô. M., Giáo dục, 2001.

SỬ DỤNG. Cấu trúc của vật chất (các loại liên kết hóa học, các loại mạng tinh thể, trạng thái oxi hóa) Các loại liên kết hóa học

Giáo án dành để giải các bài tập từ Đề thi Thống nhất về chủ đề "Cấu tạo của vật chất (các loại liên kết hóa học, các loại mạng tinh thể, các trạng thái oxi hóa)". Mục tiêu bài học: học cách so sánh các dạng mạng tinh thể với các tính chất của vật chất. Theo kiểu liên kết hóa học, hãy dự đoán các dạng mạng tinh thể của một chất. Kiểm tra sự hiểu biết về các khái niệm: trạng thái oxi hóa và hóa trị.

Câu hỏi	Nhận xét
A1. Các chất phức tạp được gọi là: 1. các hợp chất được tạo thành bởi các chất khác nhau 2. các hợp chất được tạo thành bởi các nguyên tố hóa học khác nhau 3. các hợp chất có thành phần không đổi 4. các hợp chất có thành phần thay đổi	Chất đơn giản là hợp chất do các nguyên tử của một nguyên tố hóa học tạo thành, còn chất phức tạp do các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau tạo thành. Câu trả lời đúng 2.
A2. Chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhất có công thức là:	Cần biết các chất này có mạng tinh thể nào: CH 4 - phân tử, SiO 2 - nguyên tử, Sn - kim loại, KF -ionic Các chất có mạng tinh thể nguyên tử có đặc điểm là nhiệt độ nóng chảy cao nhất. Câu trả lời đúng 2.
A3. Những chất có công thức cấu tạo phân tử đều là những chất thuộc dãy: 1. lưu huỳnh, muối ăn, đường 2. đường, muối, glycine 3. đường, glycine, blue vitriol 4. lưu huỳnh, glycerin, đường	Lưu huỳnh, đường, glyxin, glixerin là những chất có cấu tạo dạng phân tử. Muối và đồng sunfat có mạng tinh thể ion. Đây là những chất có cấu trúc phi phân tử. Câu trả lời đúng 4.
A4. Các chất phân tử bao gồm: 2. C 6 H 12 O 6 4. C 2 H 5 ONa	Ta phân tích: các chất này thuộc loại mạng tinh thể nào. CaO, KF, C 2 H 5 ONa có mạng tinh thể ion. C 6 H 12 O 6 - phân tử. Câu trả lời đúng 2.
A5. Trong số các chất được liệt kê, chất có cấu tạo không phân tử có:	Nếu một chất chứa một số nguyên tử (I 2) thì chất này có cấu tạo phân tử. Câu trả lời đúng 3.
A6. Liên kết hóa học trong kali bromua: 1. cộng hóa trị không phân cực 2. cực cộng hóa trị 3. kim loại	Kali bromua (KBr) là một muối điển hình được tạo thành bởi các nguyên tử khác nhau rõ rệt về độ âm điện. Liên kết là ion. Câu trả lời đúng 4.
A7. Liên kết nào xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố hóa học có số thứ tự 8 và 16? 2. cực cộng hóa trị 3. cộng hóa trị không phân cực 4. hydro	Đây là S và O. Đây là các phi kim loại. Độ âm điện của chúng gần nhau. Vì vậy liên kết là cộng hóa trị có cực. Câu trả lời đúng 2.
A8. Liên kết trong hợp chất được hình thành giữa nguyên tử hydro và nguyên tố có cấu hình điện tử2 , 8 , 6 là một: 2. cực cộng hóa trị 3. cộng hóa trị không phân cực 4. kim loại	Chúng ta tìm nguyên tố bằng cách phân bố các electron trong nguyên tử. Tổng của chúng bằng số proton, số thứ tự. Đây là số 1 - S. Giữa chúng tạo thành H 2 S. Cả hai đều là phi kim loại, có độ âm điện chênh lệch nhỏ. Câu trả lời đúng 2.
A9. Trong hợp chất với hiđro cộng hóa trị có thành phần ĐB, số cặp electron chung là:	Nguyên tử hydro chỉ có một electron nên khi tương tác với các nguyên tử khác, nó chỉ có thể tạo thành một cặp electron chung. Câu trả lời đúng 1.
A10. Một trong những liên kết trong ion amoni được hình thành: 1. theo cơ chế người nhận tài trợ 2. lực hút tĩnh điện của các ion nitơ và hydro 3. xã hội hóa của các ion nitơ và hydro 4. do sự trao đổi của các electron	Có 4 liên kết cộng hóa trị trong ion amoni. Ba trong số đó được hình thành theo cơ chế trao đổi, một - theo cơ chế người cho - người nhận. Câu trả lời đúng 1.
A11. Trạng thái oxi hóa của photpho trong hợp chấtH 3 PO 4 bằng:	Tổng của các trạng thái oxi hóa, có tính đến số nguyên tử, phải bằng 0. H +, O -2, do đó P +5. Câu trả lời đúng 4.
A 12. Nguyên tử của nguyên tố có số oxi hóa không đổi là:	Vì các nguyên tố nhóm I-A có một electron hóa trị nên chúng chỉ thể hiện một trạng thái oxi hóa +1. Câu trả lời đúng 4.
A13. Mạng tinh thể than chì: 1. nguyên tử 2. phân tử 4. kim loại	Graphit được tạo thành bởi cacbon - một phi kim loại. Điều này có nghĩa là mạng tinh thể không thể là ion, kim loại hoặc phân tử. Câu trả lời đúng 1.
A14. Tại các nút của mạng tinh thể của các chất có cấu trúc phân tử là: 1. Phân tử 3. Nguyên tử và ion 4. Phân tử và ion	Các phân tử nằm ở các nút của mạng tinh thể của các chất có cấu trúc phân tử. Câu trả lời đúng 1.
A15.Trong số các chất dưới đây, mạng tinh thể nguyên tử có: 3. Naphtalen	Magie là một kim loại. Nó có một mạng tinh thể kim loại. Lưu huỳnh, naphtalen - mạng tinh thể phân tử. Câu trả lời đúng 4.
A16. Đối với các chất có mạng tinh thể kim loại, một tính chất không đặc trưng là: 1. Tính dẫn điện 2. Tính dẫn nhiệt 3. Tính mong manh 4. Độ dẻo	Kim loại được đặc trưng bởi các tính chất: dẫn điện và nhiệt, tính dẻo, ánh kim loại. Tính giòn là một tính chất đối lập với tính dẻo, có nghĩa là kim loại không thể sở hữu được. Câu trả lời đúng 3.

Bài coi giải các bài tập Kiểm tra Trạng thái Thống nhất về chủ đề "Cấu tạo của vật chất (các loại liên kết hóa học, các loại mạng tinh thể, các trạng thái oxi hóa)". Chúng ta đã học cách so sánh các loại mạng tinh thể với các đặc tính của vật chất. Theo kiểu liên kết hóa học, hãy dự đoán các dạng mạng tinh thể của một chất. Kiểm tra sự hiểu biết về các khái niệm: trạng thái oxi hóa và hóa trị.

Thư mục

1. Rudzitis G.E. Hóa học. Cơ bản của Hóa học đại cương. Lớp 11: sách giáo khoa dành cho các cơ sở giáo dục: trình độ cơ bản / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Tái bản lần thứ 14. - M.: Giáo dục, 2012.
2. Popel P.P. Hóa học: lớp 11: sách giáo khoa dành cho các cơ sở giáo dục phổ thông / P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Trung tâm Thông tin "Học viện", 2008. - 240 tr: bệnh.
3. Tài liệu giáo dục và đào tạo để chuẩn bị cho kỳ thi quốc gia thống nhất. Hóa học / Kaverina A.A., Dobrotin D.Yu., Medvedev Yu.N., Koroshchenko A.S. - M.: Trung tâm Trí thức, 2011.

1. Interneturok.ru ().
2. Ege.edu.ru ().
3. Chemport.ru ().
4. Himik.ru ().

Bài tập về nhà

1. Số 11-33 (trang 23) Rudzitis G.E. Hóa học. Cơ bản của Hóa học đại cương. Lớp 11: sách giáo khoa dành cho các cơ sở giáo dục: trình độ cơ bản / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - Tái bản lần thứ 14. - M.: Giáo dục, 2012.
2. Khi oxi hóa hoàn toàn 2 g một chất đơn giản thì tạo thành 18 g một oxit có thành phần E 2 O. Tìm khối lượng mol của một chất đơn giản.
3. Xác định hoá trị và trạng thái oxi hoá của cacbon trong các hợp chất: C 2 H 5 OH, CH 3 COOH.

Novikova Olesya Vladimirovna

Giáo viên hóa học và sinh học

MOU - SOSH với. Prokudino

Vùng Atkar

Vùng Saratov.

Đề thi số 1 chủ đề: "Công thức cấu tạo của chất."

Lựa chọn Tôi .

a) hiđro clorua

b) natri hiđroxit

c) cacbon monoxit (II)

d) cacbon monoxit (IV)

2. Trong phân tử có liên kết cộng hóa trị có cực

a) oxy

b) lưu huỳnh hình thoi

d) hydro

3. Liên kết hóa học trong phân tử cacbon đioxit

a) cộng hóa trị không phân cực

b) cực cộng hóa trị

c) kim loại

d) ion

4. Bền nhất là phân tử:

một) H 2 ;

b) N 2 ;

trong) F 2 ;

G) O 2 .

5. Chất giữa các phân tử có liên kết hiđro:

b) natri florua;

c) cacbon monoxit (II);

d) etanol.

6. Các chất có mạng tinh thể ion có đặc điểm:

a) khả năng hòa tan kém trong nước; c) tính dễ chảy;

b) nhiệt độ sôi cao; d) tính dễ bay hơi.

7. Sự hình thành liên kết hydro giữa các phân tử dẫn đến:

a) để giảm nhiệt độ sôi;

b) để giảm độ hòa tan của các chất trong nước;

c) để tăng điểm sôi;

d) để tăng độ bay hơi của các chất.

8. Na chất nào chứa nhiều oxi hơn? 2 CO 3 hay trong Ca (HCO 3) 2?

9. :

A) SO 2 + H 2 O͢͢ →

B) Na + H 2 O →

C) Na 2 O + H 2 O →

D) S + H 2 O →

10. Giải quyết vấn đề :

Cần bao nhiêu nước và natri hiđroxit để pha được 180 g dung dịch 15%?

11 . Giải quyết vấn đề :

Khối lượng khí oxi thu được khi chưng cất phân đoạn 200 m là bao nhiêu? 3 (N.O.) của không khí, nếu phần trăm thể tích của oxi là 0,21?

Đề thi số 1 về chủ đề "Cấu tạo của chất."

Lựa chọn II .

Liên kết hóa học ion được thực hiện trong

a) lưu huỳnh kết tinh

b) iốt rắn

c) canxi iođua

d) oxit photpho (v)

2. Trong phân tử có liên kết cộng hóa trị có cực.

a) axit sunfuric

b) lưu huỳnh nhựa

d) rubidi sunfua

3. Liên kết hóa học trong phân tử hiđro

a) cộng hóa trị không phân cực

b) cực cộng hóa trị

c) kim loại

d) ion

4. Liên kết mạnh nhất trong phân tử của chất có công thức là:

một) H 2 S ;

b) H 2 Se ;

trong) H 2 O ;

G) H 2 Te .

5. Công thức cấu tạo phân tử có các chất có công thức:

một) CH 4 ;

b) NaOH ;

trong) SiO 2 ;

G) Al .

6. Liên kết hydro được hình thành giữa:

a) phân tử nước c) phân tử hiđrocacbon;

b) phân tử hydro; d) nguyên tử kim loại và nguyên tử hiđro.

7. Sự hình thành liên kết hydro có thể được giải thích bằng:

a) độ hòa tan của axit axetic trong nước;

b) tính chất axit của etanol;

c) nhiệt độ nóng chảy cao của nhiều kim loại;

d) Tính không tan của metan trong nước.

8. So sánh hàm lượng lưu huỳnh trong Mg (HSO 4) 2 và CuSO 4?

9. Hoàn thành các phương trình phản ứng có thể xảy ra :

A) CO 2 + H 2 O͢͢ →

B) Al + H 2 O →

C) Fe + H 2 O →

D) C + H 2 O →

10. Giải quyết vấn đề:

Cần điều chế 540 g dung dịch axit nitric 12%. Tính xem cần lấy bao nhiêu nước và axit để pha dung dịch đó.

11. Giải quyết vấn đề:

Khối lượng nitơ thu được từ 143,6 lít không khí chứa 78% nitơ về thể tích là bao nhiêu?

4. Bản chất và các dạng liên kết hóa học. liên kết cộng hóa trị

Ruột thừa. Cấu trúc không gian của phân tử

Mỗi phân tử (ví dụ: CO 2, H 2 O, NH 3) hoặc ion phân tử (ví dụ, CO 3 2 -, H 3 O +, NH 4 +) có một thành phần định tính và định lượng nhất định, cũng như cấu trúc. (hình học). Hình học phân tửđược hình thành do sự sắp xếp cố định lẫn nhau của các nguyên tử và giá trị của các góc liên kết.

Góc liên kết là góc giữa các đường thẳng tưởng tượng đi qua hạt nhân của các nguyên tử có liên kết hóa học. Bạn cũng có thể nói rằng đây là góc giữa hai đường liên kết có một nguyên tử chung.

Đường liên kết là đường nối các hạt nhân của hai nguyên tử có liên kết hóa học.

Chỉ trong trường hợp của các phân tử diatomic (H 2, Cl 2, v.v.) thì câu hỏi về hình học của chúng mới không đặt ra - chúng luôn luôn tuyến tính, tức là hạt nhân của các nguyên tử cùng nằm trên một đường thẳng. Cấu trúc của các phân tử phức tạp hơn có thể giống với các hình dạng hình học khác nhau, ví dụ:

• phân tử và ion triat nguyên tử loại AX 2 (H 2 O, CO 2, BeCl 2)

• các phân tử và ion bốn nguyên tử như AX 3 (NH 3, BF 3, PCl 3, H 3 O +, SO 3) hoặc A 4 (P 4, As 4)

• phân tử pentaat nguyên tử và ion loại AX 4 (CH 4, XeF 4, GeCl 4)

Có những hạt có cấu trúc phức tạp hơn (hình bát diện, hình tam giác tam giác, hình lục giác đều). Ngoài ra, các phân tử và ion có thể có hình dạng của một tứ diện méo mó, một tam giác không đều; trong các phân tử cấu trúc góc, các giá trị của α có thể khác nhau (90 °, 109 °, 120 °).

Cấu trúc của các phân tử được thiết lập một cách đáng tin cậy bằng thực nghiệm bằng cách sử dụng các phương pháp vật lý khác nhau. Nhiều mô hình lý thuyết khác nhau đã được phát triển để giải thích lý do hình thành một cấu trúc cụ thể và dự đoán hình học của phân tử. Dễ hiểu nhất là mô hình đẩy các cặp electron hóa trị (mô hình OVEP) và mô hình lai hóa các obitan nguyên tử hóa trị (mô hình GVAO).

Cơ sở của tất cả (bao gồm cả hai mô hình lý thuyết đã đề cập) giải thích cấu trúc của phân tử là phát biểu sau: trạng thái bền vững của phân tử (ion) tương ứng với sự sắp xếp không gian của các hạt nhân nguyên tử, trong đó lực đẩy lẫn nhau của electron của lớp hóa trị sẽ cực tiểu.

Điều này tính đến lực đẩy của các electron tham gia vào việc hình thành liên kết hóa học (liên kết electron) và không tham gia (các cặp electron đơn lẻ). Người ta coi rằng quỹ đạo của cặp điện tử liên kết tập trung chặt chẽ giữa hai nguyên tử và do đó chiếm ít không gian hơn so với quỹ đạo của cặp điện tử duy nhất. Vì lý do này, hiệu ứng đẩy của một cặp electron không liên kết (đơn độc) và ảnh hưởng của nó lên góc liên kết rõ ràng hơn hiệu ứng của một cặp liên kết.

Mô hình OVEP. Lý thuyết này hình thành từ các quy định chính sau đây (được trình bày theo cách đơn giản hóa):

• dạng hình học của phân tử chỉ được xác định bởi liên kết σ (chứ không phải liên kết π-);
• góc giữa các liên kết phụ thuộc vào số cặp electron riêng lẻ trong nguyên tử trung tâm.

Các quy định này nên được xem xét cùng nhau, vì cả các điện tử liên kết hóa học và các cặp điện tử đơn lẻ đều đẩy nhau, điều này cuối cùng dẫn đến sự hình thành cấu trúc phân tử như vậy, trong đó lực đẩy này sẽ nhỏ nhất.

Chúng ta hãy xem xét dạng hình học của một số phân tử và ion theo quan điểm của phương pháp ECEP; Các electron liên kết σ sẽ được ký hiệu bằng hai dấu chấm (:), các cặp electron đơn lẻ - bằng một ký hiệu thông thường (hoặc) hoặc một dấu gạch ngang.

Hãy bắt đầu với phân tử metan CH 4 năm nguyên tử. Trong trường hợp này, nguyên tử trung tâm (cacbon này) đã hết khả năng hóa trị của nó và không chứa các cặp electron hóa trị đơn lẻ, tức là cả bốn electron hóa trị tạo thành bốn liên kết σ. Các electron liên kết σ phải có vị trí như thế nào so với nhau để lực đẩy giữa chúng là nhỏ nhất? Rõ ràng, ở một góc 109 °, tức là dọc theo các đường thẳng hướng đến các đỉnh của một tứ diện tưởng tượng, ở trung tâm của nó là một nguyên tử cacbon. Trong trường hợp này, các điện tử tham gia vào quá trình hình thành liên kết càng xa nhau càng tốt (đối với cấu hình vuông, khoảng cách giữa các điện tử liên kết này càng lớn và lực đẩy interelectron càng nhỏ). Vì lý do này, phân tử metan, cũng như các phân tử CCl 4, CBr 4, CF 4, có hình dạng của một tứ diện đều (chúng được cho là có cấu trúc tứ diện):

Cation amoni NH + 4 và anion BF 4 - có cấu trúc giống nhau, vì các nguyên tử nitơ và bo tạo thành bốn liên kết σ mỗi nguyên tử và chúng không có các cặp electron riêng lẻ.

Hãy xem xét cấu tạo của phân tử amoniac NH 3 bốn nguyên tử. Trong phân tử amoniac, có ba cặp electron liên kết và một cặp electron duy nhất trong nguyên tử nitơ, tức là cũng là bốn cặp electron. Tuy nhiên, góc liên kết sẽ vẫn ở mức 109 °? Không, vì cặp electron đơn độc, chiếm thể tích lớn hơn trong không gian, có tác dụng đẩy mạnh lên các electron liên kết σ, dẫn đến góc liên kết giảm một số, trong trường hợp này góc này xấp xỉ 107 °. Phân tử amoniac có dạng hình chóp tam giác (cấu trúc hình chóp):

Ion hydroxonium tứ phân tử H 3 O + cũng có cấu trúc hình tháp: nguyên tử oxy tạo thành ba liên kết σ và chứa một cặp electron duy nhất.

Trong phân tử BF 3 bốn nguyên tử, số liên kết σ cũng là ba, nhưng nguyên tử bo không có cặp electron riêng lẻ. Rõ ràng, lực đẩy điện tử sẽ nhỏ nhất nếu phân tử BF 3 có hình dạng là một tam giác phẳng đều với góc liên kết là 120 °:

Các phân tử BCl 3, BH 3, AlH 3, AlF 3, AlCl 3, SO 3 có cấu tạo giống nhau và vì những lý do giống nhau.

Cấu trúc của một phân tử nước là gì?

Có bốn cặp electron trong một phân tử nước triat nguyên tử, nhưng chỉ có hai trong số chúng là electron liên kết σ, hai cặp còn lại là cặp electron duy nhất của nguyên tử oxi. Hiệu ứng đẩy của hai cặp electron đơn lẻ trong phân tử H 2 O mạnh hơn trong phân tử amoniac có một cặp đơn lẻ, do đó góc liên kết H – O – H nhỏ hơn góc H – N – H trong phân tử amoniac. : trong phân tử nước, góc liên kết xấp xỉ 105 °:

Phân tử CO 2 (O = C = O) cũng có hai cặp electron liên kết (chúng ta chỉ coi là liên kết σ), nhưng không giống như phân tử nước, nguyên tử cacbon không có cặp electron riêng lẻ. Rõ ràng, lực đẩy giữa các cặp electron trong trường hợp này sẽ là nhỏ nhất nếu chúng nằm ở góc 180 °, tức là với dạng mạch thẳng của phân tử CO 2:

Các phân tử BeH 2, BeF 2, BeCl 2 có cấu trúc giống nhau và vì những lý do giống nhau. Trong phân tử SO 2 triat nguyên tử, nguyên tử trung tâm (nguyên tử lưu huỳnh) cũng hình thành hai liên kết σ, nhưng có một cặp electron không chia sẻ, do đó, phân tử lưu huỳnh (IV) oxit có cấu trúc góc, nhưng góc liên kết trong đó là lớn hơn trong phân tử nước (nguyên tử oxy có hai cặp electron duy nhất, trong khi nguyên tử lưu huỳnh chỉ có một):

Một số phân tử ba nguyên tử của thành phần ABC cũng có cấu trúc tuyến tính (ví dụ, H – C≡N, Br – C≡N, S = C = Te, S = C = O), trong đó nguyên tử trung tâm không có điện tử không chia sẻ. cặp. Nhưng phân tử HClO có cấu trúc dạng góc (α ≈ 103 °), vì nguyên tử trung tâm, nguyên tử oxy, chứa hai cặp electron duy nhất.

Sử dụng mô hình OVEP, người ta cũng có thể dự đoán cấu trúc của phân tử các chất hữu cơ. Ví dụ, trong phân tử axetilen C 2 H 2, mỗi nguyên tử cacbon tạo ra hai liên kết σ và nguyên tử cacbon không có cặp electron riêng lẻ; do đó, phân tử có cấu trúc mạch thẳng H – C≡C – H.

Trong phân tử C 2 H 4 etilen, mỗi nguyên tử cacbon tạo thành ba liên kết σ, trong trường hợp không có các cặp electron riêng lẻ ở nguyên tử cacbon, dẫn đến sự sắp xếp theo hình tam giác của các nguyên tử xung quanh mỗi nguyên tử cacbon:

Trong bảng. 4.2 tóm tắt một số dữ liệu về cấu trúc của phân tử và ion.

Bảng 4.2

Mối quan hệ giữa cấu trúc của phân tử (ion) và số σ -các liên kết và các cặp electron duy nhất của nguyên tử trung tâm

Loại phân tử (ion)	Số liên kết σ được hình thành bởi nguyên tử trung tâm	Số cặp electron đơn lẻ	Cấu trúc, góc liên kết	Ví dụ về hạt (nguyên tử trung tâm được đánh dấu)
AB 2	2	0	Tuyến tính, α = 180 °	C O 2, Be H 2, HC N, Be Cl 2, C 2 H 2, N 2 O, C S 2
		1	Góc, 90 °< α < 120°	SnCl 2, S O 2, N O 2 -
		2	Góc, α< 109°	H 2 O, O F 2, H 2 S, H 2 Se, S F 2, Xe O 2, -
AB 3	3	0	Hình tam giác, α ≈ 120 °	B F 3, B H 3, B Cl 3, Al F 3, S O 3, C O 3 2 -, N O 3 -
		1	Hình chóp tam giác, α< 109°	N H 3, H 3 O +, N F 3, S O 3 2 -, P F 3, P Cl 3, As H 3
AB 4	4	0	Tứ diện, α = 109 °	N H 4 +, C H 4, Si H 4, B F 4, B H 4 -, S O 4 2 -, A l H 4 -

Ghi chú. Khi viết công thức tổng quát của phân tử (ion), A là nguyên tử trung tâm, B là nguyên tử cuối.

Mô hình GUAO. Vị trí chính của mô hình này là các obitan hóa trị s -, p - và d không "thuần khiết" tham gia vào việc hình thành các liên kết cộng hóa trị, mà là cái gọi là quỹ đạo lai. Hơn nữa, phép lai chỉ được xem xét với sự tham gia của 2p - và 2s -AO.

Lai hóa là hiện tượng trộn lẫn các obitan hóa trị, do đó chúng được sắp xếp theo hình dạng và năng lượng.

Khái niệm lai hóa luôn được sử dụng khi các electron ở các mức năng lượng khác nhau tham gia vào việc hình thành các liên kết hóa học, năng lượng không khác nhau lắm: 2s và 2p, 4s, 4p và 3d, v.v.

Các obitan lai hoá không có dạng tương tự như 2p- và 2s-AO ban đầu. Nó có hình dạng của một tập tám không đều:

Có thể thấy, các AO lai hóa kéo dài hơn, do đó chúng có thể xen phủ tốt hơn và hình thành liên kết cộng hóa trị mạnh hơn. Khi các obitan lai hóa xen phủ nhau, chỉ có liên kết σ được hình thành; các AO lai hoá không tham gia hình thành liên kết π do có dạng đặc trưng (liên kết π chỉ hình thành các AO không lai hoá). Số obitan lai hoá luôn bằng số AO ban đầu tham gia lai hoá. Các quỹ đạo lai phải được định hướng trong không gian để đảm bảo khoảng cách tối đa của chúng với nhau. Trong trường hợp này, lực đẩy của các điện tử nằm trên chúng (liên kết và không liên kết) sẽ là nhỏ nhất; năng lượng của toàn bộ phân tử cũng sẽ nhỏ nhất.

Mô hình HLAO giả định rằng các obitan có giá trị năng lượng gần nhau (tức là obitan hóa trị) và mật độ điện tử đủ cao tham gia vào quá trình lai hóa. Mật độ electron của một quỹ đạo giảm khi kích thước của nó tăng lên, do đó, vai trò trong quá trình lai hóa đặc biệt có ý nghĩa đối với các phân tử của các nguyên tố có chu kỳ nhỏ.

Cần nhớ rằng HLAO không phải là một hiện tượng vật lý thực, mà là một khái niệm thuận tiện (mô hình toán học) cho phép người ta mô tả cấu trúc của một số phân tử. Sự hình thành các AO lai hóa không cố định bằng bất kỳ phương pháp vật lý nào. Tuy nhiên, lý thuyết về phép lai có một số biện minh vật lý.

Hãy xem xét cấu trúc của phân tử metan. Biết rằng phân tử СН4 có hình dạng của một tứ diện đều với một nguyên tử cacbon ở trung tâm; cả bốn liên kết С – Н được hình thành theo cơ chế trao đổi và có cùng năng lượng và độ dài, tức là là tương đương. Khá đơn giản để giải thích sự hiện diện của 4 electron chưa ghép đôi trong nguyên tử cacbon, giả sử nó chuyển sang trạng thái kích thích:

Tuy nhiên, quá trình này không giải thích được sự tương đương của cả bốn liên kết C – H, vì theo sơ đồ trên, ba trong số chúng được hình thành với sự tham gia của 2p-AO của nguyên tử cacbon, một được hình thành với sự tham gia của 2s-AO, và hình dạng và năng lượng của 2p- và 2s-AO là khác nhau.

Để giải thích điều này và các sự kiện tương tự khác, L. Pauling đã phát triển khái niệm GVAO. Giả thiết rằng sự trộn lẫn các obitan xảy ra tại thời điểm hình thành các liên kết hóa học. Quá trình này đòi hỏi sự tiêu tốn năng lượng cho sự kết cặp electron, tuy nhiên, năng lượng này được bù đắp bằng sự giải phóng năng lượng trong quá trình hình thành các liên kết mạnh hơn (so với không lai hóa) bởi các AO lai hóa.

Một số kiểu lai hóa được phân biệt dựa trên bản chất và số lượng AO tham gia vào quá trình lai hóa.

Trong trường hợp lai hóa sp 3, một obitan s và ba obitan p được trộn lẫn (do đó có tên kiểu lai hóa). Đối với một nguyên tử cacbon, quá trình này có thể được biểu diễn như sau:

1 s 2 2 s 2 2 p x 1 2 p y 1 → chuyển electron 1 s 2 2 s 1 2 p x 1 2 p y 1 2 p z 1 → lai hóa 1 s 2 2 (s p 3) 4

hoặc thông qua cấu hình điện tử:

Bốn AO-hydro sp 3 có năng lượng trung gian giữa 2p - và 2s -AO.

Sơ đồ lai hóa sp 3 có thể được biểu diễn bằng hình ảnh về hình dạng của các AO của nguyên tử cacbon:

Do đó, kết quả của phép lai hóa sp 3, bốn obitan lai hóa được hình thành, mỗi obitan chứa một electron chưa ghép đôi. Các obitan này trong không gian nằm ở góc 109 ° 28 ', đảm bảo lực đẩy các electron nằm trên chúng là nhỏ nhất. Nếu bạn nối các đỉnh của các obitan lai hóa, bạn sẽ có được một hình ba chiều - một hình tứ diện. Vì lý do này, các phân tử có thành phần АХ 4 (CH 4, SiH 4, CCl 4, v.v.), trong đó xảy ra kiểu lai hóa này, có dạng một tứ diện.

Khái niệm lai hóa sp 3 của AO cũng giải thích tốt cấu trúc của phân tử H 2 O và NH 3. Giả thiết rằng các AO 2s và 2p của nguyên tử nitơ và oxi tham gia vào quá trình lai hóa. Trong các nguyên tử này, số electron hóa trị (tương ứng là 5 và 6) vượt quá số AO nguyên tử sp 3 (4), do đó, một số AO lai hóa chứa các electron chưa ghép đôi và một số chứa các cặp electron đơn lẻ:

Chúng ta thấy rằng trong nguyên tử nitơ, cặp electron duy nhất nằm trên một AO lai hóa, và trong nguyên tử oxy, trên hai AO. Chỉ các AO với các electron chưa ghép đôi mới tham gia vào việc hình thành liên kết với nguyên tử hydro, và các cặp electron đơn lẻ sẽ có tác dụng đẩy (Hình 4.5) lên nhau (trong trường hợp oxy) và các electron liên kết (đối với oxy và nitơ ).

Cơm. 4.5. Sơ đồ về phản ứng đẩy của các obitan liên kết và không liên kết trong phân tử amoniac (a) và nước (b)

Lực đẩy mạnh hơn được thể hiện trong trường hợp của một phân tử nước. Vì nguyên tử oxi có hai cặp electron đơn lẻ nên độ lệch so với giá trị lý tưởng của góc liên kết đối với kiểu lai hóa này (109 ° 28 ′) trong phân tử nước lớn hơn trong phân tử amoniac (trong H 2 O và NH. 3 phân tử, góc liên kết lần lượt là 104, 5 ° và 107 °).

Mô hình lai hóa sp 3 được sử dụng để giải thích cấu trúc của các ion kim cương, silic, NH 4 + và H 3 O +, ankan, xicloankan, ... Trong trường hợp của cacbon, kiểu lai hóa này luôn được sử dụng khi một nguyên tử của nó. phần tử chỉ tạo thành liên kết σ.

Trong trường hợp lai hóa sp 2, một obitan s và hai obitan p được trộn lẫn. Chúng ta hãy xem xét kiểu lai hóa này bằng cách sử dụng ví dụ về nguyên tử bo. Quá trình được biểu diễn bằng biểu đồ năng lượng

Do đó, kết quả của sự lai hóa sp 2 của các obitan hóa trị của nguyên tử bo, ba AO lai hóa được hình thành, hướng với nhau một góc 120 °, và một trong các obitan 2p không tham gia lai hóa. Các obitan lai chứa mỗi electron chưa ghép đôi, nằm trong cùng một mặt phẳng, và nếu bạn nối các đỉnh của chúng, bạn sẽ có được một tam giác đều. Vì lý do này, các phân tử của thành phần АХ 3 với sự lai hóa sp 2 của các obitan của nguyên tử A có cấu trúc hình tam giác, như được chỉ ra đối với phân tử BF 3:

AO 2p nonhybrid của nguyên tử bo là tự do (không bị chiếm đóng) và được định hướng vuông góc với mặt phẳng liên kết B – F; do đó, phân tử BF3 là chất nhận điện tử trong việc hình thành liên kết cộng hóa trị theo cơ chế cho – nhận khi tương tác với một phân tử amoniac.

Khái niệm lai hóa sp 2 được sử dụng để giải thích bản chất của liên kết đôi cacbon-cacbon trong anken, cấu trúc của benzen và graphit, tức là trong trường hợp nguyên tử cacbon tạo thành ba liên kết σ- và một liên kết π.

Sự sắp xếp trong không gian của các obitan nguyên tử cacbon đối với lai hóa sp 2 có dạng như sau: AO 2p-AO không lai hóa được định hướng vuông góc với mặt phẳng mà các obitan lai hóa nằm (cả AO lai hóa và AO lai hóa đều chứa một điện tử chưa ghép đôi ).

Xét sự hình thành liên kết hoá học trong phân tử etilen H 2 C = CH 2. Trong đó, các AO lai hóa xen phủ với nhau và với AO 1s của nguyên tử hydro, tạo thành 5 liên kết σ: một C – C và 4 C – H. Các AO 2p-không lai hóa xen phủ nhau và tạo thành liên kết π giữa các nguyên tử cacbon (Hình 4.6).

Cơm. 4.6. Sơ đồ hình thành liên kết σ (a) và liên kết π (b) trong phân tử etylen

Trong trường hợp lai hóa sp, một obitan s và một obitan p được trộn lẫn. Chúng ta hãy xem xét kiểu lai này bằng cách sử dụng ví dụ về nguyên tử beri. Hãy hình dung quá trình lai hóa sử dụng sơ đồ năng lượng:

và với hình ảnh về hình dạng của các quỹ đạo

Do đó, kết quả của sự lai hóa sp, hai AO lai hóa chứa một electron chưa ghép đôi, mỗi AO lai hóa được hình thành. Hai 2p-AO không tham gia lai hóa và bị bỏ trống trong trường hợp beri. Các obitan lai hóa được định hướng một góc 180 °, do đó, các phân tử loại AX 2 với sự lai hóa sp của các obitan nguyên tử A có cấu trúc tuyến tính (Hình 4.7).

Cơm. 4.7. Cấu trúc không gian của phân tử BeCl 2

Sử dụng mô hình lai hóa sp của các obitan nguyên tử cacbon, bản chất của liên kết ba trong phân tử ankin được giải thích. Trong trường hợp này, hai AO lai hóa và không lai hóa 2p-AO (được hiển thị bằng mũi tên ngang →, ←) chứa một điện tử chưa ghép đôi mỗi:

Trong phân tử HC≡CH axetilen, liên kết σ C – H và C – C được hình thành do các AO lai hóa:

Lai 2p-AO xen phủ nhau trong hai mặt phẳng vuông góc và tạo thành hai liên kết π giữa các nguyên tử cacbon (Hình 4.8).

Cơm. 4.8. Giản đồ biểu diễn liên kết π (a) và mặt phẳng của liên kết π (b) trong phân tử axetilen (đường lượn sóng thể hiện sự xen phủ bên của 2p-AO của nguyên tử cacbon)

Khái niệm lai hóa sp của các obitan nguyên tử cacbon có thể giải thích sự hình thành liên kết hóa học trong các phân tử carbyne, CO và CO 2, propadien (CH 2 = C = CH 2), tức là trong mọi trường hợp nguyên tử cacbon tạo thành hai liên kết σ- và hai liên kết π.

Đặc điểm chính của các kiểu lai hóa đã xét và cấu hình hình học của phân tử tương ứng với một số kiểu lai hóa các obitan của nguyên tử trung tâm A (có tính đến ảnh hưởng của các cặp electron không liên kết) được trình bày trong Bảng 1. 4.3 và 4.4.

Bảng 4.3

Đặc điểm chính của các kiểu lai

So sánh dữ liệu trong Bảng. 4.2 và 4.4, chúng ta có thể kết luận rằng cả hai mô hình - OVEP và HLAO - đều dẫn đến kết quả giống nhau về cấu trúc của phân tử.

Bảng 4.4

Các dạng cấu hình không gian của phân tử ứng với một số kiểu lai hóa

Cấu trúc hóa học là trình tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử và sự sắp xếp của chúng trong không gian. Cấu trúc hóa học được mô tả bằng cách sử dụng các công thức cấu trúc. Dấu gạch ngang thể hiện một liên kết hóa học cộng hóa trị. Nếu kết nối là nhiều: gấp đôi, gấp ba, thì chúng đặt hai (không được nhầm lẫn với dấu "bằng") hoặc ba dấu gạch ngang. Các góc giữa các liên kết được mô tả bất cứ khi nào có thể.

Để soạn đúng công thức cấu tạo của các chất hữu cơ, bạn cần nhớ rằng mỗi nguyên tử cacbon tạo thành 4 liên kết.

(tức là, hóa trị của cacbon theo số liên kết là bốn. Trong hóa học hữu cơ, hóa trị của số liên kết được sử dụng chủ yếu).

Mêtan(nó còn được gọi là đầm lầy, đầm lầy) bao gồm một nguyên tử cacbon liên kết bằng liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử hydro. Công thức phân tử CH 4. Công thức cấu tạo: H l H-C-H l H

Góc giữa các liên kết trong phân tử metan là khoảng 109 ° - các cặp electron tạo thành liên kết cộng hóa trị của nguyên tử cacbon (ở trung tâm) với nguyên tử hydro nằm trong không gian ở khoảng cách lớn nhất với nhau.

Ở lớp 10-11, người ta nghiên cứu phân tử metan có dạng hình chóp tam giác - tứ diện, giống như các kim tự tháp nổi tiếng của Ai Cập.

Etylen C 2 H 4 chứa hai nguyên tử cacbon được nối với nhau bằng một liên kết đôi:

Góc giữa các liên kết là 120 ° (các cặp electron đẩy nhau và nằm cách nhau một khoảng lớn nhất). Các nguyên tử nằm trong cùng một mặt phẳng.

Nếu chúng ta không mô tả từng nguyên tử hydro riêng biệt, thì chúng ta thu được công thức cấu tạo viết tắt:

Axetylen C 2 H 2 chứa một liên kết ba: H – C ≡ C – H

Góc giữa các liên kết là 180 °, phân tử có dạng tuyến tính.

Khi đốt cháy hiđrocacbon, oxit cacbon (IV) và hiđro được tạo thành, tức là cacbon đioxit và nước, đồng thời tỏa ra rất nhiều nhiệt:

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2C 2 H 2 + 5O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O

Có tầm quan trọng thực tế lớn phản ứng trùng hợp etylen - sự kết hợp của một số lượng lớn các phân tử để tạo thành các đại phân tử polyme - polyetylen. Liên kết giữa các phân tử được hình thành bằng cách phá vỡ một trong những liên kết của một liên kết đôi. Nói chung, điều này có thể được viết như sau:

nCH 2 \ u003d CH 2 → (- CH 2 - CH 2 -) n

với n là số phân tử liên kết, được gọi là mức độ trùng hợp. Phản ứng xảy ra ở áp suất và nhiệt độ cao, với sự có mặt của chất xúc tác.

Polyethylene được sử dụng để làm màng cho nhà kính, lốp xe cho đồ hộp, v.v.

Sự hình thành benzen từ axetylen còn được gọi là phản ứng trùng hợp.