Номер 378, страница 59 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

378. Сера образует с фтором вещество $SF_4$. Изобразите графическую формулу молекулы этого вещества. Ковалентными связями какого типа связаны атомы серы и фтора? Перекрыванием каких орбиталей они образованы?

Изобразите графическую формулу молекулы этого вещества.

Для построения графической формулы молекулы тетрафторида серы ($SF_4$) необходимо определить центральный атом и распределение валентных электронов.

Центральным атомом является сера ($S$), как менее электроотрицательный элемент. Атом серы имеет 6 валентных электронов, а каждый из четырех атомов фтора ($F$) — по 7. Общее число валентных электронов: $6 + 4 \times 7 = 34$.

В молекуле $SF_4$ атом серы образует четыре одинарные связи с атомами фтора и имеет одну неподеленную электронную пару. Таким образом, вокруг центрального атома серы находится пять электронных доменов (4 связывающих и 1 неподеленная пара). Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR), такая конфигурация приводит к молекулярной геометрии в виде "качелей" (seesaw).

Графическая формула, показывающая связи и неподеленную электронную пару на атоме серы, выглядит следующим образом (три неподеленные пары на каждом атоме фтора для простоты опущены):

Ответ: Графическая формула $SF_4$ представляет собой атом серы в центре, связанный одинарными связями с четырьмя атомами фтора. На атоме серы также имеется одна неподеленная электронная пара.

Ковалентными связями какого типа связаны атомы серы и фтора?

Связь между атомами серы и фтора является ковалентной, так как она образована двумя атомами неметаллов. Для определения полярности связи сравним их электроотрицательности (ЭО) по шкале Полинга:

• ЭО(S) $\approx$ 2.58
• ЭО(F) $\approx$ 3.98

Разность электроотрицательностей $\Delta ЭО = |3.98 - 2.58| = 1.4$.

Так как разность электроотрицательностей значительна ($\Delta ЭО > 0.4$), общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому фтора. Это приводит к появлению на атоме фтора частичного отрицательного заряда ($\delta-$), а на атоме серы — частичного положительного заряда ($\delta+$). Следовательно, связь S-F является ковалентной полярной.

Ответ: Атомы серы и фтора связаны ковалентными полярными связями.

Перекрыванием каких орбиталей они образованы?

Механизм образования связей объясняется теорией гибридизации атомных орбиталей.

1.Атом серы (S), как центральный атом, подвергается гибридизации. Для образования четырех связей и размещения одной неподеленной пары (всего 5 электронных доменов) атом серы использует одну $s$-орбиталь, три $p$-орбитали и одну $d$-орбиталь своего валентного уровня. В результате образуются пять равноценных по форме и энергии $sp^3d$-гибридных орбиталей. Четыре из них, содержащие по одному неспаренному электрону, участвуют в образовании связей, а на пятой располагается неподеленная электронная пара.

2.Атом фтора (F) имеет электронную конфигурацию валентного уровня $2s^22p^5$. Для образования связи он предоставляет одну $2p$-орбиталь, на которой находится неспаренный электрон.

Таким образом, каждая из четырех связей S–F образуется в результате осевого перекрывания $sp^3d$-гибридной орбитали атома серы и $2p$-орбитали атома фтора. Такой тип перекрывания приводит к образованию $\sigma$-связи (сигма-связи).

Ответ: Связи S–F образованы перекрыванием $sp^3d$-гибридных орбиталей атома серы и $2p$-орбиталей атомов фтора с образованием $\sigma$-связей.