Лекция 4

Y

кислорода . Валентность (связевая) атома углерода равна 4, а средняя кратность каждой связи С-О равна 1. Длина связи С-О в ионе СО₃^2- равна 0,129 нм и является промежуточной между длиной одинарной (0,143 нм) и двойной (0,122 нм) связей.

Пример 3. Объяснить электронное строение молекулы SiF₄ методом ВС.

Решение. Электронная конфигурация атома кремния: 1s²2s²2p⁶3s²3p².

Для присоединения четырех атомов фтора, каждый из которых имеет по одному неспаренному электрону, атом кремния должен иметь четыре неспаренных электрона. У атома кремния в нормальном состоянии имеется неподеленная пара электронов и есть пустые орбитали. Таким образом при возбуждении атома кремния валентные электроны имеют формулу 3s¹3p³.

3s 3p 3d

Si*

Четыре неспаренных электрона возбужденного атома кремния образуют четыре общие электронные пары с четырьмя атомами фтора (2s²2p⁵), имеющими по одному неспаренному электрону, с образованием молекулы SiF₄ (рис. 4.13).

гибридные АО 3s 3p Si* s s s s 2p 2s F F F F Рис. 4.13.Схема ВС молекулы SiF4

Из схемы видно, что атом Si образует 4σ-связи; перечисление АО, образующих эти связи, даёт тип гибридизации АО атома кремния: sp³. Этому соответствуют углы между связями 109⁰28' (тетраэдрический угол).

Пример 4. Объяснить электронное строение иона [SiF₆]^2- методом ВС. Может ли существовать ион [CF₆]^2-?

Решение. Для образования иона [SiF₆]^2- к молекуле SiF₄ должны присоединиться два иона фтора (F^-), электронная формула которого 1s²2s²2p⁶, все электроны спарены. Связь осуществляется по донорно-акцепторному механизму за счет пары электронов каждого из фторид-ионов и двух пустых (вакантных) 3d-орбиталей атома кремния (рис. 3.14). При этом F - донор электронной пары, а атом кремния – акцептор (sp³d² –гибридизация).

Углерод (1s²2s²2p²) может образовать, подобно кремнию, соединение СF₄, но при этом валентные возможности углерода будут исчерпаны, так как нет неспаренных электронов, неподеленных электронных пар и вакантных орбиталей на валентном уровне.

Таким образом, ион [CF₆]^2- образоваться не может.

гибридные АО 3s 3p 3d Si* 2p 2s F F F F F- F- Рис 4.14. Схема ВС иона [SiF6]2-

Таким образом, метод ВС имеет следующие преимущества:

1. Соответствие метода химической традиции (молекула состоит из атомов, локализованная связь принадлежит паре атомов).

2. Простота описания сложных молекул с помощью схем ВС и структурных формул.

3. Возможность описания основных типов молекул и взаимодействий, валентности атомов.

Недостатки метода ВС:

1. Громоздкость, неэкономность математического описания.

2. Неверное описание свойств (магнитных, кратности связей, неполное описание геометрии) молекул простыми СВС и необходимость использования в связи с этим искусственных схем.

3. Преувеличение роли локализованных связей.

Недостаток в описании геометрии молекул в значительной степени преодолевается применением относительно простого метода, который приведён далее.