Kafli 7

Róteindirnar í kjarnanum breytast ekki í venjulegum efnahvörfum. Aðeins ytri rafeindirnar hreyfast. Jákvæðar hleðslur myndast þegar rafeindir tapast.

P, I, Cl og O myndu mynda anjónir vegna þess að þau eru málmleysingjar. Mg, In, Cs, Pb og Co myndu mynda katjónir vegna þess að þau eru málmar.

(a) P³⁻; (b) Mg²⁺; (c) Al³⁺; (d) O²⁻; (e) Cl⁻; (f) Cs⁺

(a) [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁶; (b) [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶; (c) 1s²; (d) [Kr] 4d¹⁰; (e) [He] 2s² 2p⁶; (f) [Ar] 3d¹⁰; (g) 1s²; (h) [He] 2s² 2p⁶; (i) [Kr] 4d¹⁰ 5s²; (j) [Ar] 3d⁷; (k) [Ar] 3d⁶; (l) [Ar] 3d¹⁰ 4s²

(a) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹; Al³⁺: 1s² 2s² 2p⁶; (b) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵; 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶; (c) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 5s²; Sr²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶; (d) 1s² 2s¹; Li⁺: 1s²; (e) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p³; 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶; (f) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴; 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

NaCl samanstendur af stökum jónum sem raðað er í kristalgrind, en ekki af samgildum sameindum.

jónaefni: (b), (d), (e), (g) og (i); samgild efni: (a), (c), (f), (h), (j) og (k)

(a) Cl; (b) O; (c) O; (d) S; (e) N; (f) P; (g) N

(a) H, C, N, O, F; (b) H, I, Br, Cl, F; (c) H, P, S, O, F; (d) Na, Al, H, P, O; (e) Ba, H, As, N, O

N, O, F og Cl

(a) HF; (b) CO; (c) OH; (d) PCl; (e) NH; (f) PO; (g) CN

(a) átta rafeindir:

(b) átta rafeindir:

(c) engar rafeindir Be²⁺ (d) átta rafeindir:

(e) engar rafeindir Ga³⁺ (f) engar rafeindir Li⁺ (g) átta rafeindir:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(a)

Í þessu tilfelli er Lewis-byggingin ófullnægjandi til að sýna þá staðreynd að tilraunir hafa sýnt fram á tvær óparaðar rafeindir í hverri súrefnissameind. (b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

(j)

(k)

(a) SeF₆:

(b) XeF₄ :

(c) SeCl₃⁺ : SeCl₃⁺ :

(d) Cl₂ BBCl₂ :

Tvær gildisrafeindir frá hverju Pb-atómi færast yfir á Cl-atóm. Pb²⁺-jónin sem myndast hefur gildishvolfsskipanina 6s². Tveimur gildisrafeindum í HCl-sameindinni er deilt, en hinar sex eru staðsettar á Cl-atóminu sem stök rafeindapör.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Hvert tengi felur í sér deilingu rafeinda milli atóma. Tveimur rafeindum er deilt í eintengi, fjórum rafeindum er deilt í tvítengi og sex rafeindum er deilt í þrítengi.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(a)

(b)

CO hefur sterkasta kolefnis-súrefnistengið vegna þess að þrítengi tengir C og O. CO₂ hefur tvítengi.

(a) H: 0, Cl: 0; (b) C: 0, F: 0; (c) P: 0, Cl: 0; (d) P: 0, F: 0

Cl í Cl₂: 0; Cl í BeCl₂: 0; Cl í ClF₅: 0

(a)

(b)

(c)

(d)

HOCl

Sú bygging sem gefur formlegu hleðsluna núll er í samræmi við raunverulega byggingu:

NF₃;

(a) −114 kJ; (b) 30 kJ; (c) −1055 kJ

Meiri tengiorka er á myndinni til vinstri. Það er stöðugra formið.

HCl(g) ⟶ 1/2 H₂(g) + 1/2 Cl₂(g), ΔH₁° = −ΔH_f°[HCl(g)]; 1/2 H₂(g) ⟶ H(g), ΔH₂° = ΔH_f°[H(g)]; 1/2 Cl₂(g) ⟶ Cl(g), ΔH₃° = ΔH_f°[Cl(g)]. HCl(g) ⟶ H(g) + Cl(g), ΔH° = ΔH₁° + ΔH₂° + ΔH₃°. D_HCl = ΔH° = −ΔH_f°[HCl(g)] + ΔH_f°[H(g)] + ΔH_f°[Cl(g)] = −(−92,307 kJ) + 217,97 kJ + 121,3 kJ = 431,6 kJ

S-F-tengið í SF₄ er sterkara.

C–C eintengin eru lengst.

(a) Þegar tvær rafeindir eru fjarlægðar úr gildishvolfinu missir Ca ysta orkuþrepið og fellur aftur á lægra n = 3 þrepið, sem hefur mun minni radíus. (b) +2 hleðsla kalsíums togar súrefnið mun nær samanborið við K og eykur þar með grindarorkuna miðað við jón með minni hleðslu. (c) Að fjarlægja 4s-rafeindina í Ca krefst meiri orku en að fjarlægja 4s-rafeindina í K vegna sterkara aðdráttarafls kjarnans og þeirrar viðbótarorku sem þarf til að rjúfa pörun rafeindanna. Önnur jónunarorka K krefst þess að rafeind sé fjarlægð af lægra orkuþrepi, þar sem aðdráttarafl kjarnans á rafeindina er mun sterkara. Að auki þarf orku til að afpara tvær rafeindir í fullu svigrúmi. Fyrir Ca krefst önnur jónunarorkan þess aðeins að stök rafeind sé fjarlægð af ytra orkuþrepi sem liggur opið. (d) Í Al er rafeindin sem fjarlægð er tiltölulega óvarin og ópöruð í p-svigrúmi. Hærri orkan fyrir Mg endurspeglar að fjarlægja þarf paraða 3s-rafeind.

(d)

4008 kJ/mol; báðar jónirnar í MgO hafa tvöfalda hleðslu á við jónirnar í LiF; tengilengdin er mjög svipuð og bæði hafa sömu byggingu; búist er við fjórföldun orkunnar miðað við jöfnuna fyrir grindarorku

(a) Na₂O; Na⁺ hefur minni radíus en K⁺; (b) BaS; Ba hefur meiri hleðslu en K; (c) BaS; Ba og S hafa meiri hleðslur; (d) BaS; S hefur meiri hleðslu

(e)

Staðsetning tveggja para af ópöruðum rafeindum í vatni þvingar tengin til að taka á sig fjórflötungsbyggingu, og HOH-sameindin sem myndast er því hornbeygð. Í HBeH sameindinni (þar sem Be hefur aðeins tvær rafeindir til að tengjast tveimur rafeindum vetnisins) verða rafeindapörin að vera eins langt hvort frá öðru og mögulegt er og hún er þess vegna línuleg.

Gera þarf ráð fyrir rými fyrir hvert rafeindapar, hvort sem það er í tengi eða til staðar sem stakt par. Rúmfræði rafeindapara tekur mið af staðsetningu allra rafeinda. Bygging sameindar tekur aðeins mið af rúmfræði tengipara.

Svo lengi sem skautuðu tengin vega hvert annað upp (til dæmis ef tvö eins atóm eru staðsett beint á móti hvort öðru hvor sínu megin við miðjuatómið) getur sameindin verið óskautuð.

(a) Bæði rúmfræði rafeinda og bygging sameindar eru áttflötungslaga. (b) Bæði rúmfræði rafeinda og bygging sameindar eru þríhyrnd tvípíramídalaga. (c) Bæði rúmfræði rafeinda og bygging sameindar eru línuleg. (d) Bæði rúmfræði rafeinda og bygging sameindar eru þríhyrnd og slétt.

(a) rúmfræði rafeindapara: áttflötungslaga, bygging sameindar: ferningslaga pýramídi; (b) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: bogin; (c) rúmfræði rafeindapara: áttflötungslaga, bygging sameindar: ferningslaga slétt; (d) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: þríhyrndur pýramídi; (e) rúmfræði rafeindapara: þríhyrndur tvípýramídi, bygging sameindar: vippa; (f) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: bogin (109°)

(a) rúmfræði rafeindapara: þríhyrningslaga slétt, bygging sameindar: bogin (120°); (b) rúmfræði rafeindapara: línuleg, bygging sameindar: línuleg; (c) rúmfræði rafeindapara: þríhyrningslaga slétt, bygging sameindar: þríhyrningslaga slétt; (d) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: þríhyrndur pýramídi; (e) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: fjórflötungslaga; (f) rúmfræði rafeindapara: þríhyrndur tvípýramídi, bygging sameindar: vippa; (g) rúmfræði rafeindapara: fjórflötungslaga, bygging sameindar: þríhyrndur pýramídi

Allar þessar sameindir og jónir innihalda skautuð tengi. Aðeins ClF₅, ClO₂⁻, PCl₃, SeF₄ og PH₂⁻ hafa tvískautsvægi.

SeS₂, CCl₂F₂, PCl₃ og ClNO hafa öll tvískautsvægi.

P

óskautað

(a) fjórflötungslaga; (b) þríhyrndur pýramídi; (c) bogin (109°); (d) þríhyrningslaga slétt; (e) bogin (109°); (f) bogin (109°); (g) CH₃CCH: fjórflötungslaga við CH₃-kolefnið, línuleg við CCH-hlutann; (h) fjórflötungslaga; (i) H₂CCCH₂: línuleg við miðkolefnið og þríhyrningslaga slétt við endakolefnin

(a)

(b)

(c)

(d) CS₃²⁻ inniheldur þrjú svæði með rafeindaþéttleika (öll eru tengi án stakra rafeindapara); lögunin er þríhyrningslaga slétt; CS₂ hefur aðeins tvö svæði með rafeindaþéttleika (öll eru tengi án stakra rafeindapara); lögunin er línuleg

Lewis-byggingin er gerð úr þremur einingum, en endurraða þarf atómunum:

Tvískaut sameindarinnar vísar burt frá vetnisatómunum.

Byggingarnar eru mjög svipaðar. Í líkanaham tekur hver rafeindahópur jafn mikið rými og því er tengjahornið sýnt sem 109,5°. Í „raunverulegum“ ham eru stöku rafeindapörin stærri, sem veldur því að vetnisatómin þrýstast saman. Þetta leiðir til minna horns, eða 104,5°.