​​​​​​​Почему молекула CF4 имеет тетраэдрическую, COF2 – треугольную, a CO2 – линейную форму? Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в данных молекулах? (Решение → 26295)

Заказ №38836

Почему молекула CF4 имеет тетраэдрическую, COF2 – треугольную, a CO2 – линейную форму? Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в данных молекулах?

Решение:

Рассмотрим образование молекулы фторуглерода С4F. Атом углерода в возбужденном состоянии обладает четырьмя неспаренными электронами: одним s-электроном и тремя pэлектронами — 1s 22s 22p 3 . Рассуждая аналогично тому, как в случае Н2О или NН3, можно было бы предполагать, что атом углерода будет образовывать три связи С-Н, направленные под прямым углом друг к другу (р-электроны), и одну связь, образованную s-электроном, направление которой было бы произвольным, поскольку s-орбиталь имеет сферическую симметрию. Тогда следовало ожидать, что три связи С-F в СF4 окажутся направленными р-связями и совершенно одинаковыми, а четвертая связь есть ненаправленная s-s-связь и отличается от первых трех. Однако экспериментальные данные показали, что все четыре связи С-F в молекуле фторуглерода С4F одинаковы и направлены к вершинам тетраэдра (угол между ними составляет 109,5°). Объяснение этого факта впервые было дано американским химиком Л. Полингом. Ввиду относительной близости значений энергии 2s- и 2р-электронов, эти электроны могут взаимодействовать между собой в ходе образования химической связи с электронами другого атома, давая четыре новых равноценных гибридных электронных облака. Четыре совершенно одинаковые sp 3 -гибридные орбитали атома углерода расположены под углом 109,5° друг к другу и направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода . На рисунке видно, что гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра. Это обусловливает более сильное перекрывание гибридных орбиталей с орбиталями электронов других атомов по сравнению с перекрыванием «обычных» s- и р-орбиталей и приводит к образованию более прочных связей.

​​​​​​​Почему молекула CF4 имеет тетраэдрическую, COF2 – треугольную, a CO2 – линейную форму? Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в данных молекулах?

​​​​​​​Почему молекула CF4 имеет тетраэдрическую, COF2 – треугольную, a CO2 – линейную форму? Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в данных молекулах?

​​​​​​​Почему молекула CF4 имеет тетраэдрическую, COF2 – треугольную, a CO2 – линейную форму? Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в данных молекулах?