Номер 83, страница 32 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

83. Что такое кратные связи? В каких веществах, формулы которых приведены ниже, имеются кратные связи: $I_2$; $C_2H_4$; $CO_2$; $NH_3$; $H_3PO_4$?

Что такое кратные связи?

Кратные связи — это ковалентные химические связи между двумя атомами, которые образуются за счет обобществления более чем одной пары электронов. Если связь образована двумя общими электронными парами, она называется двойной связью. Если связь образована тремя общими электронными парами, она называется тройной связью.

Одинарная связь всегда является сигма-связью ($\sigma$-связью). Двойная связь состоит из одной $\sigma$-связи и одной пи-связи ($\pi$-связи). Тройная связь состоит из одной $\sigma$-связи и двух $\pi$-связей.

По сравнению с одинарными связями, кратные связи являются более короткими и прочными.

В каких веществах, формулы которых приведены ниже, имеются кратные связи: I₂; C₂H₄; CO₂; NH₃; H₃PO₄?

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть структурные формулы каждого из указанных веществ.

$I_2$ (йод): Молекула йода состоит из двух атомов. Атом йода находится в VIIA группе периодической системы и имеет 7 валентных электронов. Для достижения стабильной электронной конфигурации (октета) каждый атом йода предоставляет по одному электрону для образования общей электронной пары. В результате между атомами образуется одинарная ковалентная неполярная связь $I-I$. Кратные связи в этой молекуле отсутствуют.

$C_2H_4$ (этилен): В молекуле этилена (этена) два атома углерода соединены друг с другом, и каждый из них связан с двумя атомами водорода. Углерод в органических соединениях четырехвалентен. Чтобы соблюсти валентность IV для каждого атома углерода, между ними должна существовать двойная связь. Структурная формула: $H_2C=CH_2$. Эта двойная связь $C=C$ является кратной связью.

$CO_2$ (диоксид углерода): В молекуле диоксида углерода центральный атом углерода связан с двумя атомами кислорода. Углерод четырехвалентен, а кислород двухвалентен. Для выполнения валентностей всех атомов, углерод образует две двойные связи, по одной с каждым из атомов кислорода. Структурная формула: $O=C=O$. Обе связи $C=O$ являются двойными, а значит, кратными.

$NH_3$ (аммиак): В молекуле аммиака атом азота связан с тремя атомами водорода. Валентность азота в данном соединении равна III, а водорода — I. Все три связи $N-H$ являются одинарными ковалентными полярными связями. Кратные связи в молекуле аммиака отсутствуют.

$H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота): В молекуле ортофосфорной кислоты центральный атом фосфора проявляет валентность V и связан с четырьмя атомами кислорода. Структурная формула показывает, что атом фосфора образует три одинарные связи с гидроксогруппами $(-OH)$ и одну двойную связь с атомом кислорода ($P=O$). Эта связь $P=O$ является кратной.

Ответ: Кратные связи имеются в молекулах этилена ($C_2H_4$), диоксида углерода ($CO_2$) и ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$).