Номер 382, страница 59 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

382. Что является причиной уменьшения термической устойчивости водородных соединений химических элементов VA-группы с увеличением порядкового номера?

Решение

Причиной уменьшения термической устойчивости водородных соединений химических элементов VA-группы (пниктогенов) с увеличением порядкового номера является ослабление ковалентной связи между атомом элемента ($Э$) и атомом водорода ($H$). Рассмотрим ряд этих соединений: аммиак ($NH_3$), фосфин ($PH_3$), арсин ($AsH_3$), стибин ($SbH_3$), висмутин ($BiH_3$). При движении по группе сверху вниз, от азота к висмуту, происходит увеличение порядкового номера элемента. Это сопровождается увеличением числа электронных оболочек и, как следствие, увеличением атомного радиуса центрального атома ($Э$).

Увеличение радиуса атома элемента $Э$ приводит к увеличению длины ковалентной связи $Э-H$. Длинные связи являются менее прочными по сравнению с короткими, так как эффективность перекрывания валентных электронных орбиталей атома $Э$ и 1s-орбитали водорода уменьшается с ростом межатомного расстояния. В результате энергия, которую необходимо затратить для разрыва связи $Э-H$ (энергия диссоциации связи), уменьшается в ряду $N-H > P-H > As-H > Sb-H > Bi-H$.

Термическая устойчивость вещества напрямую зависит от прочности химических связей в его молекулах. Чем меньше энергия связи, тем ниже температура, при которой начинается термическое разложение соединения. Поэтому в ряду от аммиака к висмутину термическая устойчивость закономерно падает. Так, аммиак является весьма устойчивым соединением, в то время как висмутин разлагается уже при комнатной температуре. Дополнительным фактором, влияющим на прочность связи, является уменьшение электроотрицательности элемента $Э$ вниз по группе, что ведет к снижению полярности связи $Э-H$ и также способствует ее ослаблению.

Ответ: Уменьшение термической устойчивости водородных соединений элементов VA-группы с увеличением порядкового номера обусловлено увеличением атомного радиуса элемента, что ведет к увеличению длины и, как следствие, к ослаблению связи $Э-H$. Чем слабее связь, тем меньше энергия, необходимая для ее разрыва, и, следовательно, ниже термическая устойчивость соединения.