Номер 380, страница 59 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

380. Как изменяется длина и прочность связи в ряду соединений: $HI$, $HBr$, $HCl$, $HF$?

Рассматриваемый ряд соединений $HI$, $HBr$, $HCl$, $HF$ представляет собой галогеноводороды. Галогены $I$, $Br$, $Cl$, $F$ находятся в 17-й группе периодической системы. Проанализируем изменение длины и прочности связи в этом ряду.

Длина связи

Длина химической связи определяется в основном суммой атомных радиусов связываемых элементов. В ряду галогеноводородов $H-X$ один из атомов — водород — остается неизменным, а второй — галоген — меняется. Атомы галогенов $F$, $Cl$, $Br$, $I$ расположены в одной группе. При движении по группе сверху вниз (от фтора к иоду) увеличивается число электронных слоев, что приводит к увеличению атомного радиуса.

Таким образом, радиусы атомов галогенов увеличиваются в ряду: $r(F) < r(Cl) < r(Br) < r(I)$.

Соответственно, длина связи водород-галоген будет увеличиваться в том же порядке: $l(H-F) < l(H-Cl) < l(H-Br) < l(H-I)$.

В предложенном ряду $HI$, $HBr$, $HCl$, $HF$ мы движемся от иода к фтору, то есть снизу вверх по группе галогенов. Следовательно, атомный радиус галогена уменьшается, а вместе с ним уменьшается и длина связи.

Ответ: В ряду $HI$, $HBr$, $HCl$, $HF$ длина связи уменьшается.

Прочность связи

Прочность ковалентной связи характеризуется энергией, которую необходимо затратить для ее разрыва (энергией диссоциации связи). Прочность связи зависит от нескольких факторов, в первую очередь от ее длины и полярности.

Во-первых, с уменьшением длины связи ее прочность, как правило, возрастает, так как притяжение между ядрами и общей электронной парой становится сильнее. Как было установлено выше, длина связи в ряду от $HI$ к $HF$ уменьшается.

Во-вторых, в ряду от иода к фтору ($I \rightarrow Br \rightarrow Cl \rightarrow F$) электроотрицательность галогена значительно возрастает. Это приводит к увеличению полярности связи $H-X$. Увеличение полярности означает появление дополнительного электростатического притяжения между частично положительным зарядом на атоме водорода ($\delta+$) и частично отрицательным зарядом на атоме галогена ($\delta-$), что также увеличивает прочность связи.

Оба фактора — уменьшение длины связи и увеличение ее полярности — действуют в одном направлении, приводя к увеличению прочности связи при переходе от $HI$ к $HF$.

Ответ: В ряду $HI$, $HBr$, $HCl$, $HF$ прочность связи увеличивается.