Номер 365, страница 57 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

365. В молекулах каких веществ все ковалентные связи только $\sigma$-типа: $H_2O$, $CH_4$, $N_2$, $CO_2$, $H_2$?

Решение

$\sigma$-связь (сигма-связь) — это ковалентная связь, образующаяся при перекрывании электронных облаков вдоль оси, соединяющей ядра атомов. Одинарная связь всегда является $\sigma$-связью. Двойная связь состоит из одной $\sigma$- и одной $\pi$-связи. Тройная связь состоит из одной $\sigma$- и двух $\pi$-связей. Таким образом, чтобы в молекуле все ковалентные связи были только $\sigma$-типа, в ней не должно быть кратных (двойных или тройных) связей. Проанализируем каждое вещество.

$H_2O$ (вода)

В молекуле воды атом кислорода образует две одинарные ковалентные связи с двумя атомами водорода (структура H-O-H). Так как обе связи одинарные, они обе являются $\sigma$-связями. Кратные связи отсутствуют.

$CH_4$ (метан)

В молекуле метана атом углерода образует четыре одинарные ковалентные связи с четырьмя атомами водорода. Все четыре связи C-H являются одинарными, а следовательно, $\sigma$-связями. Кратные связи отсутствуют.

$N_2$ (азот)

В молекуле азота два атома азота соединены тройной связью ($N \equiv N$). Эта связь состоит из одной $\sigma$-связи и двух $\pi$-связей. Следовательно, это вещество не подходит.

$CO_2$ (диоксид углерода)

В молекуле диоксида углерода атом углерода соединен с каждым из двух атомов кислорода двойной связью ($O=C=O$). Каждая двойная связь состоит из одной $\sigma$-связи и одной $\pi$-связи. Всего в молекуле две $\sigma$-связи и две $\pi$-связи. Следовательно, это вещество не подходит.

$H_2$ (водород)

В молекуле водорода два атома водорода соединены одной одинарной ковалентной связью (H-H). Эта связь является $\sigma$-связью. Кратные связи отсутствуют.

Таким образом, вещества, в молекулах которых все ковалентные связи являются только $\sigma$-связями, — это вода, метан и водород.

Ответ: $H_2O$, $CH_4$, $H_2$.