Хімія. Повторне видання (2025). 8 клас. Попель

§ 32. Будова молекул складних речовин

Молекули складних речовин, як і простих, утворюються з атомів, що сполучаються ковалентним зв’язком. Форми цих молекул різноманітні — лінійні, кутові, симетричні, несиметричні. Якщо атомів у молекулі багато, її форму описати досить складно. Щоб уявити просторову будову таких молекул, створюють їхні моделі за допомогою комп’ютерних програм, використовуючи відомості про електронну будову атомів.

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

Як сполучаються атоми в молекулах складних речовин?
Які види моделей молекул використовують у хімії?

Будова молекули води. Хімічна формула води Н₂О відома кожному. Щоб зрозуміти, як сполучається атом Оксигену з двома атомами Гідрогену, пригадаємо електронну будову цих атомів:

У кожному атомі Гідрогену міститься один електрон, а в атомі Оксигену на зовнішньому енергетичному рівні перебуває 6 електронів, серед яких — два неспарених. Атому Гідрогену потрібно отримати додатковий електрон, щоб у ньому був заповнений єдиний енергетичний рівень (1s²). Атому Оксигену треба мати 2 додаткових електрони, щоб другий енергетичний рівень у нього став заповненим (2s²2p⁶). Отже, сполучення атомів Гідрогену та Оксигену, які мають неспарені електрони, цілком реальне.

Унаслідок зближення атомів відбуваються перекривання 1s-орбіталей з електронами атомів Гідрогену і 2р-орбіталей з неспареними електронами атома Оксигену; утворюються дві спільні пари електронів (мал. 83).

Мал. 83. Перекривання орбіталей атомів у молекулі води

Повна електронна формула молекули води:

Думаймо

Простим, подвійним чи потрійним ковалентним зв’язком сполучені атоми в молекулі води?

У графічних формулах молекул іноді вказують додаткові відомості щодо просторової будови частинок. Установлено, що кут між прямими лініями, які з’єднують центри атомів Гідрогену та Оксигену в молекулі води, трохи більший від 90° і становить 104,5°:

На малюнку 84 зображено дві моделі молекули Н₂О. У масштабній моделі розміри кульок пропорційні розмірам атомів; частини об’ємів сполучених атомів є спільними для них. У кулестержневій моделі між кульками є стержні, кількість яких така сама, що й спільних пар електронів у атомів.

Мал. 84. Моделі молекули води: а — масштабна; б — кулестержнева

Скориставшись QR-кодом або покликанням (https://h8.academiabook.club/rozdil-3-p-32.html), ви можете дізнатися про види моделей молекул, які використовують дослідники/дослідниці.

video

Будова молекули вуглекислого газу. У молекулі СО₂атом Карбону сполучений із двома атомами Оксигену.

Виконаймо вправу

Запишіть електронну формулу атома Карбону і зобразіть її графічний варіант. Скільки неспарених електронів в атомі Карбону, атомі Оксигену?

Атом Карбону перед утворенням молекули СО₂ поглинає певну порцію енергії¹ і змінює свою електронну будову. Один електрон переміщується із 2s-орбіталі у вільну 2р-орбіталь, унаслідок чого кількість неспарених електронів в атомі збільшується до чотирьох:

¹ Це відбувається, наприклад, під час горіння вуглецю.

Ці електрони атома Карбону разом з неспареними електронами двох атомів Оксигену утворюють чотири спільні пари:

О::С::О.

Виконаймо вправу

Зобразіть графічну формулу молекули вуглекислого газу. Яким зв’язком — простим, подвійним чи потрійним — сполучений атом Карбону з кожним атомом Оксигену в цій молекулі?

На малюнку 85 зображено моделі молекули СО₂.

Мал. 85. Моделі молекули вуглекислого газу: а — масштабна; б — кулестержнева

Будова молекули сірчистого газу. Формула сірчистого газу SO₂ подібна до формули вуглекислого газу. Чи так само атом Сульфуру сполучається з двома атомами Оксигену, як і атом Карбону?

Виконаймо вправу

Запишіть електронну формулу атома Сульфуру і зобразіть її графічний варіант.

В атомі Сульфуру, як і в атомі Оксигену, міститься два неспарених електрони. Для того щоб сполучитися з двома атомами Оксигену, йому потрібно мати 4 таких електрони. Атом Сульфур може збільшити кількість неспарених електронів, оскільки на його зовнішньому енергетичному рівні є вільні 3d-орбіталі. Цей атом, як і атом Карбону, поглинає порцію енергії, і один зі спарених електронів із 3р-орбіталі переміщується в 3d-орбіталь:

Кількість неспарених електронів в атомі Сульфуру збільшується до 4-х, і він сполучається з двома атомами Оксигену (мал. 86).

Мал. 86. Моделі молекули сірчистого газу: а — масштабна; б — кулестержнева

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про утворення молекул складних речовин з атомів і види моделей молекул.

Думаймо

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірмо себе

1. Поясніть, як відбувається утворення молекули хлороводню HCl з атомів.

2. Чим різняться масштабна і кулестержнева моделі молекули?

3. Зобразіть графічну формулу молекули:

а) за її спрощеною електронною формулою O::N:Cl;
б) за її хімічною формулою Сl₂О.

Аналізуймо

4. Укажіть правильне закінчення речення «У молекулі HCN між атомами є ...»:

а) один простий і один потрійний зв’язок;
б) два подвійних зв’язки;
в) один простий і один подвійний зв’язок;
г) два простих зв’язки.

5.* Запишіть повну електронну формулу молекули амоніаку NH₃ і зобразіть графічну формулу цієї молекули. Поясніть, чому всі атоми молекули NH₃ не розміщені на одній площині (мал. 87, а).

Шанс для творчості

6. На малюнку 87, б зображено масштабну модель молекули сірчаної кислоти H₂SO₄. Використавши її, складіть графічну формулу молекули кислоти. Опишіть електронну будову атома Сульфуру, яка зумовлює утворення цієї молекули.

Мал. 87. Масштабні моделі молекул: а — амоніаку; б — сірчаної кислоти

У команді

7. З’ясуйте, у який колір забарвлені кульки-атоми кожного хімічного елемента в моделях молекул, наведених у підручнику. Складіть таблицю, указавши в ній символи елементів і кольори кульок.

Формуймо словничок

8. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Оцінюймо свої знання

9. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Експериментуємо після уроків

ВИГОТОВЛЯЄМО МОДЕЛІ МОЛЕКУЛ

За графічними формулами молекул можна виготовляти моделі цих частинок. У хімічному кабінеті/лабораторії для цього використовують набір для складання моделей молекул, у якому є різнокольорові пластмасові кульки і стержні. Для атомів різних елементів обирають кульки різного кольору. Стержень імітує риску в графічній формулі молекули.

Пропонуємо вам виготовити кулестержневі моделі молекул О₂, ΝΗ₃ і HCN (молекула має лінійну форму). У моделях молекул складних речовин бажано дотримуватися відносних розмірів атомів.

Зміст