kémiai elemek
5. Az elektronikus konfiguráció és molekuláris tulajdonságok halogenidek.
Tekintsük az adott kémiai kötések a molekula hidrogén-halogenidek. A 4. ábra diagramja az energia szintjét a molekulapályák HF és a HC-molekulák.
Ris.4.Shema molekulapályák HF (a), HCI (b) .Os z áthalad a központok hidrogénatom és halogénatom.
Az energia különbség 1s orbitális a hidrogénatom (-13,6 eV), és a fluoratom 2s orbitális (-46,4 eV) nagy (-13,6 eV + 46,4 eV = 32,8 eV) (1. ábra), így 1-kötő - kötő molekulapálya képződik, elsősorban (
90%) 2S pályák fluoratom. 1 kötési energia pályák a legalacsonyabb, és ez döntő szerepet játszik a kötődését hidrogénatom és fluoratom. 1s orbitális a hidrogénatom és fluoratom 2pz orbitális kötetlen formában egy 2 - 3 és bitek a molekulapálya. A fő hozzájárulás (
90%) a formáció 1 kötődését - 2 nem kötött pályák hozzájárulnak fluor- pályák. Ez azt jelenti, hogy tartoznak a bója egyre a fluor, mint a hidrogén, és az elektronok vannak elhelyezve a következő pályák lényegében lokalizáljuk egy fluoratomot. Így, az elektronsűrűség HF a molekulában eltolódott fluoratom, egy kötés H + -F - a poláros fluoratomot hordoz bizonyos negatív, és a hidrogénatom - egy pozitív töltés.
Az elektronsűrűség eloszlás számított vagy kísérletileg határozzuk meg, és képviseli egy részén egy HF molekulák
5. ábra. Injektálható diagram elektronsűrűség eloszlás a molekulában HF.
sík (5. ábra). Pont ugyanolyan elektron sűrűség képviseli vonalak. az elektronsűrűség eloszlás nem szimmetrikus. A legtöbb elektronsűrűség koncentrálódik közel a fluormag. Azonban, része az elektronsűrűség között megosztjuk fluoratomot és hidrogénatom, és ez megfelel a kovalens kötés.
2px - és 2py pályák a fluoratom a szimmetria feltételek részt vehetnek az oktatásban - kapcsolatokat, de a hidrogén energiafelhasználás számára rendelkezésre álló p pályák nem. Ezért, 1 - pályák (4. ábra) nem kötelező jellegűek. Két nyolc elektronok (az egyik hidrogénatom, a fluoratom, a hét) helyezünk orbitális 1 kötődését, és okoznak kapcsolat a hidrogénatom és fluoratom. hat elektronok elfoglalják a kötetlen maradt 2 - 1 a nem kötött és pályák. Gyengíti a kapcsolat a hidrogénatomnak fluoratommal részt vesz interelectron taszítás. Így, az elektron konfiguráció HF molekulák írott formában.
Ábra molekulapályák az átmenet a HF HCI kissé megváltozik változása miatt az energia és méretű atomi pályák halogénatom. Energia 3S- és a 3p pályák atomok klórt fokozott és megközelítés (különösen az energia-3p orbitális) energiát 1s-orbitális a hidrogénatom. Csökken, és az energia különbség 3S- és 3p pályák. Mindez azt eredményezi, hogy az a tény, hogy a kialakulását a molekulapályák egyaránt érintett HCI 1s-orbitális a hidrogén, és mindkét 3S- és a 3p pályák klóratom. Kölcsönhatás (átfedés) 1S-, 3S- és a 3p atomi pályák képződéséhez vezet egy csatlakoztatott 1 -, a nem kötött 2 - a 3. és a bitek a molekulapályák, ahol a 2 nem kötött orbitális energia közel van az energia 3s-pályák a klór és van, a alapvetően, nem kötelező jellegű. Amint a molekulában HF, 1 a nem kötő orbitális maradványait. A részvétel 1s-orbitális a hidrogénatom a kialakulása egy csatlakoztatott egy orbitális elmozdulás csökkenti elektronsűrűség, hogy egy atom a klór, és ezáltal csökkenti a polaritás HCI molekulák képest HF.
Általában, a növekvő energia ns - és np pályák, csökkenti a különbséget, és növeli a méret a halogénatom közül HF-HCl-HBr-HI molekulapálya energia megnövekszik, és a lokalizáció elektronok pályák halogénatom és a polaritás HX molekulák csökken .
5.1 Fizikai tulajdonságai a hidrogén-halogenidek.
Tekintsük a fizikai tulajdonságai a hidrogén-halogenidek, a 4. táblázat adataiból. Mivel a halogénatomok mérete atomközi távolsági X H növeljük, a kötési energiája H-X csökken. Csökkentése H-H kötés energiát vezet a magasabb értékek az képződéshő között HF-HI. például Hi standard körülmények között van előállítva egyszerű anyagokra vonatkozóan, mivel a hő elnyelését (4. táblázat).
4. táblázat tulajdonságai a hidrogén-halogenidek.
HX molekulák poláris. Polaritás mennyiségileg jellemzi dipólmomentum. Dipólus momentum számának csökkenése a HF-HI. A szempontjából MO LCAO polaritású határoztuk energia különbség kölcsönható 1s pályán az atomi hidrogén és transz-, NP- pályák halogénatom. Mint említettük, a több F-Cl-Br-I ezt a különbséget és a mértéke a lokalizáció elektronpár atomokból és halogén polaritású HX molekula csökken.
Standard körülmények halogenidek - gázok. A növekvő mérete és súlya a molekulák és intermolekuláris kölcsönhatás fokozódik, ennek következtében, növeli az olvadási hőmérséklet (Tm) és forró (bp). Azonban értékei Tm és HF-bp. nyert extrapolálásával számos hasonló vegyületek HF-HCl-HBr-HI, lényegesen alacsonyabb, mint a kísérleti (4. táblázat). A kórosan magas olvadás- és forráspontja magyarázata fokozott intermolekuláris kölcsönhatás révén a hidrogén kötések kialakulását molekulái között HF:
A szilárd HF áll cikcakk polimer láncok. A folyékony és gáz halmazállapotú hidrogén-fluorid legfeljebb 60 ° a jelen lévő polimerek (HF) 2 (HF) 6. A HCI, HBr, HI hidrogénkötés nem jellemző, mivel a kisebb elektronegativitása a halogénatom.
5.2. Kémiai tulajdonságait hidrogén-halogenidek.
Vízben való. Mivel a nagy polaritású, a gáz-halmazállapotú HX jól oldódnak vízben *). például 1 térfogat vízzel 0 ° C-on feloldunk 507 612 HCI vagy HBr-kötetek kötetek. Hűtés közben a vizes oldatok kristályos hidrátok kiemelt HF. H2 O. HCI. 2H2 O, stb épített a megfelelő oxónium-halogeniddel, például.
A savas tulajdonságokkal. A vizes oldatok a HX-egyensúly jön létre protolytic
Azaz ezek a megoldások savak.
Közül HCl-HBr-HI protolitikus mértékben, azaz a sav erőssége növekszik (sm.velichiny pKa 4. táblázatban), amely kapcsolatban van a növekvő és csökkenő a méret a anion heterolitikus bomlási energia NH (p-p) = H + (aq ) + (aq) ([1], p.291).
Vizes oldatai HCI, HBr és Hl járnak, mint az erős savak. A híg, vizes oldatai HF egy gyenge sav (pKa = 3,2), amely kapcsolatban van a magas HF kötési energiája összehasonlítva az energia a H-O kötés a vízmolekula. Azonban a növekvő koncentráció feletti 1 M HF sav erőssége növekszik. Hogy kialakítjuk a hidrogén-kötés kialakulását ionok: HF + =; K = 3,86 (25 ° C), és ezért az egyensúlyi (1) jobbra mozog.
A különlegessége hidrogén-fluorid és hidrogén-fluorid az a képesség, hogy korrodálódik üveg:
azonban kezelésekor edények készültek teflon.
Csökkentése tulajdonságait hidrogén-halogenideket. A megnövekedett mérete és csökken a kapacitás csökkentése között HF-HCl-HBr-HI halogénatom ionizációs energiája nő (5. táblázat). Például, hidrogén-fluorid a HF és HCl sósavval nem reagál tömény kénsavval, HBr és Hl, és oxidálja:
Táblázat 5.Standartnye potenciálok (E o. V) a reakció.