Номер 89, страница 33 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

89. Известно, что двойная связь прочнее одинарной, а тройная прочнее двойной. Однако не следует думать, что все одинарные связи имеют одинаковую прочность. Изучите приведенную таблицу:

Структурная формула молекулы | Радиус атома, нм | Длина связи, нм | Энергия связи, кДж/моль

Cl—Cl | 0,079 | 0,199 | 243

Br—Br | 0,094 | 0,228 | 193

I—I | 0,115 | 0,267 | 151

Выполните задания.

a) Объясните, почему в ряду молекул: $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$ увеличивается длина связи.

б) Какая взаимосвязь прослеживается между изменением длины химической связи и изменением ее прочности?

Решение

а) В ряду молекул галогенов $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$ происходит увеличение длины химической связи. Хлор ($Cl$), бром ($Br$) и йод ($I$) находятся в 17-й группе периодической системы. При движении по группе сверху вниз (от хлора к йоду) увеличивается число электронных слоев в атомах. Это приводит к увеличению радиуса атомов, что и подтверждается данными из таблицы: радиус атома хлора составляет $0,079$ нм, брома — $0,094$ нм, а йода — $0,115$ нм. Длина ковалентной связи в двухатомных молекулах, образованных одинаковыми атомами, напрямую зависит от радиуса этих атомов. Поскольку радиус атомов в ряду $Cl \rightarrow Br \rightarrow I$ увеличивается, то и расстояние между ядрами в молекулах $Cl_2 \rightarrow Br_2 \rightarrow I_2$ (длина связи) также закономерно возрастает (с $0,199$ нм до $0,267$ нм).

Ответ: Длина связи в ряду молекул $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$ увеличивается, потому что при движении по группе периодической системы сверху вниз увеличивается число электронных слоев, что приводит к увеличению радиуса атомов, образующих связь.

б) Анализируя данные из таблицы, можно проследить обратную зависимость между длиной химической связи и ее прочностью (которая характеризуется энергией связи). В ряду молекул $Cl_2 \rightarrow Br_2 \rightarrow I_2$ длина связи увеличивается: $0,199$ нм < $0,228$ нм < $0,267$ нм. Одновременно с этим энергия связи, необходимая для ее разрыва, уменьшается: $243$ кДж/моль > $193$ кДж/моль > $151$ кДж/моль. Таким образом, чем длиннее химическая связь, тем она менее прочная. Это объясняется тем, что с увеличением расстояния между ядрами атомов ослабевает притяжение между этими ядрами и общей электронной парой. Следовательно, для разрыва более длинной связи требуется меньше энергии.

Ответ: Между длиной химической связи и ее прочностью наблюдается обратная зависимость: с увеличением длины связи ее прочность (энергия связи) уменьшается.