Номер 2, страница 72 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

2. Какая из связей углерод-углерод в молекуле пропилена имеет меньшую длину?

$CH_2 \overset{1}{=} CH \overset{2}{-} CH_3$

Какая из указанных связей прочнее?

Дано:
Молекула пропилена: $CH_2\overset{1}{=}CH\overset{2}{-}CH_3$
Связь 1: двойная связь углерод-углерод ($C=C$)
Связь 2: одинарная связь углерод-углерод ($C-C$)

Найти:
1. Какая из связей имеет меньшую длину?
2. Какая из связей прочнее?

Решение:

Какая из связей углерод-углерод в молекуле пропилена имеет меньшую длину?
Длина химической связи зависит от ее кратности, то есть от количества электронных пар, связывающих атомы. В молекуле пропилена мы сравниваем два типа связей:
1. Связь 1 – это двойная связь ($C=C$). Она состоит из одной $\sigma$-связи и одной $\pi$-связи. Ее кратность равна двум.
2. Связь 2 – это одинарная связь ($C-C$). Она является $\sigma$-связью, и ее кратность равна единице.
Основной принцип химии гласит, что чем выше кратность связи, тем сильнее притягиваются ядра атомов и, соответственно, тем короче сама связь. Двойная связь всегда короче одинарной между одинаковыми атомами. Для наглядности, средняя длина связи $C=C$ составляет примерно 134 пм (пикометра), в то время как средняя длина одинарной связи $C-C$ — около 154 пм. Следовательно, связь 1 короче, чем связь 2.

Ответ: Меньшую длину имеет связь 1 (двойная связь $C=C$).

Какая из указанных связей прочнее?
Прочность связи характеризуется энергией, которую необходимо затратить для ее разрыва (энергия диссоциации). Прочность, как и длина, напрямую связана с кратностью связи. Чем больше связывающих электронов между атомами, тем больше энергии требуется для их разделения.
Сравним средние значения энергии для этих связей:
- Энергия одинарной связи $C-C$ (связь 2) составляет около 347 кДж/моль.
- Энергия двойной связи $C=C$ (связь 1) составляет около 611 кДж/моль.
Таким образом, для разрыва двойной связи требуется значительно больше энергии, чем для разрыва одинарной. Это объясняется тем, что двойная связь состоит из прочной $\sigma$-связи и дополнительной, хоть и менее прочной, $\pi$-связи, суммарная энергия которых превышает энергию одной $\sigma$-связи. Следовательно, связь 1 прочнее, чем связь 2.

Ответ: Прочнее является связь 1 (двойная связь $C=C$).