Svaralykill

Kafli 8

Líkindi: Báðar tegundir tengja myndast við skörun atómsvigrúma á samliggjandi atómum og innihalda að hámarki tvær rafeindir. Munur: σ-tengi eru sterkari og myndast við endaskörun, og öll eintengi eru σ-tengi. π-tengi milli sömu tveggja atóma eru veikari vegna þess að þau myndast við hliðarskörun, og fjöltengi innihalda eitt eða fleiri π-tengi (til viðbótar við σ-tengi).

Hin tiltekna meðaltengjalengd er sú fjarlægð sem hefur minnsta orku. Við fjarlægðir sem eru minni en tengjalengdin hrinda jákvæðar hleðslur kjarnanna tveggja hvor annarri frá sér og heildarorkan eykst.

Tenging: Eitt σ-tengi og eitt π-tengi. s-svigrúmin eru full og skarast ekki. p-svigrúmin skarast eftir ásnum til að mynda σ-tengi og hlið við hlið til að mynda π-tengi.

Þessi mynd sýnir svigrúm tveggja atóma leggjast saman þegar þau mynda tengi. Atómin tvö eru sýnd aðskilin hægra megin, hvort með tvö hnetulaga svigrúm sem liggja hornrétt hvort á annað. Ör sem vísar til hægri sýnir að þau tvö hafa færst nær hvort öðru og nú eru efri og neðri hlutar lóðréttu hnetulaga svigrúmanna sýndir renna saman fyrir ofan og neðan plan sameindarinnar á meðan láréttu hnetulaga svigrúmin skarast á milli kjarnanna tveggja.

Nei, tvö p-svigrúmanna (eitt á hvoru N) munu snúa enda í enda og mynda σ-tengi.

Tvö nituratóm eru sýnd bæði í Lewis-byggingu og sem skýringarmynd. Lewis-byggingin sýnir nituratómin tvö tengd með þrítengi. Skýringarmyndin sýnir tvö nituratóm og þrjú hnetulaga p-svigrúm þeirra. Eitt svigrúmanna liggur lárétt og skarast á milli kjarnanna tveggja. Það er merkt, „sigma-tengi.“ Hin tvö liggja lóðrétt og í z-plani síðunnar. Þau skarast fyrir ofan og neðan og inn í og út úr síðunni miðað við kjarnana. Þau eru hvort um sig merkt, „pí-tengi.“

Svigrúmablöndun er kynnt til að útskýra rúmfræði tengisvigrúma í gildistengjakenningunni.

11.

Það eru engin d-svigrúm í gildishvolfi kolefnis.

13.

þríhyrningslaga slétt, sp²; þríhyrndur pýramídi (eitt stakt rafeindapar á A), sp³; T-laga (tvö stök rafeindapör á A), sp³d, eða (þrjú stök rafeindapör á A), sp³d²

15.

(a) Hvert S hefur bogna (109°) rúmfræði, sp³

Lewis-bygging er sýnd þar sem átta brennisteinsatóm, hvert með tvö stök rafeindapör, eru eintengd saman í áttahyrndan hring.

(b) Bogin (120°), sp²

Tvær Lewis-byggingar eru sýndar, tengdar með tvíhöfða ör. Vinstri byggingin sýnir brennisteinsatóm með eitt stakt rafeindapar tvítengt við súrefnisatóm með tvö stök rafeindapör vinstra megin og eintengt við súrefnisatóm með þrjú stök rafeindapör hægra megin. Hægri byggingin sýnir sömu sameind, nema að tvítengda súrefnið er hægra megin við brennisteininn og eintengda súrefnið er vinstra megin við brennisteininn.

Lewis-bygging brennisteinsatóms sem er eintengt við tvö súrefnisatóm, hvort með þrjú stök rafeindapör, og tvítengt við þriðja súrefnisatómið með tvö stök rafeindapör er sýnd.

(d) Fjórflötungslaga, sp³

Sýnd er Lewis-bygging þar sem brennisteinsatóm er eintengt við fjögur súrefnisatóm. Tvö súrefnisatómanna hafa þrjú stök rafeindapör en hin tvö hafa tvö stök rafeindapör hvort og eru bæði eintengd við vetnisatóm.

17.

(a) XeF₂; (b)

19.

(a)

Tvær Lewis-byggingar eru sýndar, sú vinstri sýnir þrjú fosfóratóm eintengd saman þannig að þau mynda þríhyrning. Hvert fosfóratóm er tengt við brennisteinsatóm með lóðréttu eintengi og hvert þessara brennisteinsatóma er síðan tengt við eitt fosfóratóm þannig að sexhyrndur hringur myndast með brennistein í miðjunni. Hvert brennisteinsatóm í þessari byggingu hefur tvö stök rafeindapör en hvert fosfóratóm hefur eitt stakt par. Seinni Lewis-byggingin sýnir klóratóm eintengt við tvö súrefnisatóm, sem hvort um sig hefur þrjú stök rafeindapör, og tvítengt við súrefnisatóm sem hefur tvö stök rafeindapör.

(b) P-atóm, þríhyrnd pýramídalögun; S-atóm, bogin lögun, með tvö pör af stökum rafeindum; Cl-atóm, þríhyrnd pýramídalögun; (c) Svigrúmablöndun um P, S og Cl er í öllum tilvikum sp³ ; (d) Oxunarstig P +1, S − 1 1/3 , Cl +5, O –2. Formleg hleðsla: P 0; S 0; Cl +2: O –1

21.

Tvær Lewis-byggingar eru sýndar. Vinstri byggingin sýnir köfnunarefnisatóm með eitt stakt rafeindapar eintengt við þrjú flúoratóm, sem hvort um sig hefur þrjú stök rafeindapör. Hægri byggingin sýnir fosfóratóm eintengt við fimm flúoratóm, sem hvort um sig hefur þrjú stök rafeindapör.

Fosfór og köfnunarefni geta myndað sp³-blönduð svigrúm til að mynda þrjú tengi og haldið einu stakri rafeindapari í PF₃ og NF₃, í sömu röð. Hins vegar hefur köfnunarefni engin d-gildissvigrúm, þannig að það getur ekki myndað sett af sp³d-blönduðum svigrúmum til að bindast fimm flúoratómum í NF₅. Fosfór hefur d-svigrúm og getur bundist fimm flúoratómum með sp³d-blönduðum svigrúmum í PF₅.

23.

Þrítengi samanstendur af einu σ-tengi og tveimur π-tengjum. σ-tengi er sterkara en π-tengi vegna meiri skörunar.

25.

(a)

Sýnd er Lewis-bygging þar sem kolefnisatóm er tengt með eintengjum við þrjú vetnisatóm. Það er einnig tengt með eintengi við kolefnisatóm sem er þrítengt við köfnunarefnisatóm með eitt stakt rafeindapar. Fyrir neðan bygginguna er ör sem vísar til hægri með oddinn nálægt köfnunarefninu og endann, sem lítur út eins og plúsmerki, staðsettan nálægt kolefnisatómunum. Örin er merkt „dipole moment“.

(b) Endakolefnisatómið notar sp³ blönduð svigrúm, en miðkolefnisatómið er sp-blönduð. (c) Hvert af π-tengjunum tveimur myndast við skörun á 2p-svigrúmi á kolefni og 2p-svigrúmi á köfnunarefni.

27.

(a) sp²; (b) sp; (c) sp²; (d) sp³; (e) sp³; (f) sp³d; (g) sp³

29.

(a) sp², afstaðbundin; (b) sp, staðbundin; (c) sp², afstaðbundin; (d) sp³, afstaðbundin

31.

Skýringarmynd er sýnd í tveimur hlutum, tengdum með ör sem vísar til hægri og er merkt „Svigrúmablöndun“. Vinstri myndin sýnir ör sem vísar upp og er merkt „E“. Neðst til hægri við örina er stutt, lárétt lína merkt „2 s“, sem hefur tvær lóðréttar hálf-örvar sem vísa upp og niður. Efst til hægri við örina er röð þriggja stuttra, láréttra lína merktar „2 p“. Fyrir ofan bæði línusettin er setningin „Svigrúm í einangruðu C-atómi“. Það eru tvær örvar sem vísa upp á tveimur þessara lína. Hægri hlið myndarinnar sýnir tvær stuttar, láréttar línur staðsettar miðsvæðis og hvor um sig merkt „s p“. Hálf-ör sem vísar upp er teiknuð lóðrétt á hvora línu. Fyrir ofan þessar línur eru tvær aðrar stuttar, láréttar línur, hvor um sig merkt „2 p“, og sem hafa tvær örvar sem vísa upp á sér. Fyrir ofan bæði línusettin er setningin „Svigrúm í sp-blönduðu C-atómi í CO₂“.

Hver rafeindanna fjögurra er í aðskildu svigrúmi og skarast við rafeind á súrefnisatómi.

33.

(a) Líkindi: Bæði eru tengisvigrúm sem geta innihaldið að hámarki tvær rafeindir. Munur: σ-svigrúm eru endaskaranir atómsvigrúma, en π-svigrúm myndast við hliðarskörun svigrúma. (b) Líkindi: Bæði eru skammtafræðileg hugtök sem tákna líkurnar á að finna rafeindina umhverfis atómið eða sameindina. Munur: ψ fyrir atómsvigrúm lýsir hegðun aðeins einnar rafeindar í einu út frá atóminu. Fyrir sameind táknar ψ stærðfræðilega samsetningu atómsvigrúma. (c) Líkindi: Bæði eru svigrúm sem geta innihaldið tvær rafeindir. Munur: Tengisvigrúm leiða til þess að tvær eða fleiri atóm haldast saman. Andtengisvigrúm hafa þau áhrif að gera öll tengi sem hafa myndast óstöðug.

35.

Oddatölu rafeinda er aldrei hægt að para, óháð uppröðun sameindasvigrúmanna. Það verður alltaf parasegulmagnað.

37.

Tengisvigrúm hafa rafeindaþéttleika í nálægð við fleiri en einn kjarna. Víxlverkunin milli jákvætt hlaðinna kjarna og neikvætt hlaðinna rafeinda gerir kerfið stöðugt.

39.

Pörun tengirafeindanna tveggja lækkar orku kerfisins miðað við orku ótengdu rafeindanna.

41.

(a) H₂ tengistig = 1, ${H_{2}}^{+}$ tengistig = 0,5, ${H_{2}}^{-}$ tengistig = 0,5, sterkasta tengið er H₂; (b) O₂ tengistig = 2, ${O_{2}}^{2 +}$ tengistig = 3, ${O_{2}}^{2 -}$ tengistig = 1, sterkasta tengið er ${O_{2}}^{2 +}$ ; (c) Li₂ tengistig = 1, ${Be}_{2}^{+}$ tengistig = 0,5, Be₂ tengistig = 0, sterkasta tengið er Li₂; (d) F₂ tengistig = 1, ${F_{2}}^{+}$ tengistig = 1,5, ${F_{2}}^{-}$ tengistig = 0,5, sterkasta tengið er ${F_{2}}^{+}$ ; (e) N₂ tengistig = 3, ${N_{2}}^{+}$ tengistig = 2,5, ${N_{2}}^{-}$ tengistig = 2,5, sterkasta tengið er N₂

43.

(a) H₂; (b) N₂; (c) O; (d) C₂; (e) B₂

45.

Já, flúor er minna atóm en Li, þannig að rafeindir í 2s-svigrúminu eru nær kjarnanum og stöðugri.

47.

49.

N₂ hefur s-p-blöndun, þannig að π-svigrúmin fyllast síðast í ${N_{2}}^{2 +} .$ O₂ hefur ekki s-p-blöndun, þannig að σ_p-svigrúmið fyllist á undan π-svigrúmunum.