Номер 1176, страница 184 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1176. В твёрдом состоянии гексафторсиликат калия $K_2SiF_6$ имеет ионное строение. Его кристаллическая решётка состоит из катионов калия $K^+$ и анионов гексафторсиликата $SiF_6^{2-}$. Чему равна валентность кремния в этом соединении? Может ли углерод, аналог кремния по группе, образовать аналогичное по составу соединение $K_2CF_6$? Кратко поясните почему.

Чему равна валентность кремния в этом соединении?

Решение

Чтобы определить валентность кремния в соединении $K_2SiF_6$, необходимо найти его степень окисления. Соединение состоит из катионов калия $K^+$ и анионов гексафторсиликата $SiF_6^{2-}$. Рассмотрим анион $SiF_6^{2-}$. Сумма степеней окисления всех атомов в ионе должна быть равна заряду иона, то есть -2.

Степень окисления фтора (F) в соединениях с менее электроотрицательными элементами всегда равна -1. Пусть степень окисления кремния (Si) будет x. Составим и решим уравнение:

$x + 6 \cdot (-1) = -2$

$x - 6 = -2$

$x = -2 + 6$

$x = +4$

Степень окисления кремния равна +4. Кремний находится в IV группе периодической системы, и его высшая валентность, как правило, равна номеру группы, то есть IV.

Ответ: Валентность кремния в этом соединении равна IV (степень окисления +4).

Может ли углерод, аналог кремния по группе, образовать аналогичное по составу соединение K₂CF₆? Кратко поясните почему.

Решение

Образование соединения $K_2CF_6$ предполагало бы существование аниона гексафторуглерода(IV) $CF_6^{2-}$, в котором атом углерода должен был бы образовать шесть химических связей.

Углерод (C) является элементом второго периода. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^2$. На втором (валентном) энергетическом уровне у атома углерода есть только одна s- и три p-орбитали, и отсутствуют d-орбитали. Таким образом, углерод может предоставить для образования связей не более четырех орбиталей, а значит, его максимальная валентность и максимальное координационное число равны четырем.

Кремний (Si), в отличие от углерода, является элементом третьего периода. На его третьем (валентном) энергетическом уровне, помимо 3s- и 3p-орбиталей, имеются и вакантные 3d-орбитали. За счет этих d-орбиталей кремний может расширять свою валентную оболочку, образуя до шести связей, как в ионе $SiF_6^{2-}$.

Ответ: Нет, углерод не может образовать соединение состава $K_2CF_6$. Это связано с тем, что атом углерода, будучи элементом второго периода, не имеет вакантных d-орбиталей на своем внешнем электронном уровне, поэтому его координационное число не может быть больше четырех.