Номер 6, страница 83 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Сопоставьте длину и энергию связи между атомами углерода и кислорода в ряду: метанол $H_3C-OH$, метаналь $H_2C=O$, угарный газ $C\equiv O$.

Решение

Для сопоставления длины и энергии связи между атомами углерода и кислорода в предложенном ряду соединений необходимо проанализировать кратность этой связи. Кратность связи — это число химических связей (общих электронных пар) между двумя атомами. Существует общая закономерность: с увеличением кратности связи её длина уменьшается, а энергия (прочность) увеличивается.

Рассмотрим кратность связи C–O в каждом из представленных соединений:

1. В молекуле метанола ($H_3C-OH$) атом углерода связан с атомом кислорода одинарной связью ($C-O$). Кратность связи равна 1.

2. В молекуле метаналя ($H_2C=O$), известного также как формальдегид, атом углерода связан с атомом кислорода двойной связью ($C=O$). Кратность связи равна 2.

3. В молекуле угарного газа ($C \equiv O$), оксида углерода(II), связь между атомами углерода и кислорода является тройной. Кратность связи равна 3.

Таким образом, в ряду метанол – метаналь – угарный газ кратность связи C–O последовательно увеличивается: $1 \to 2 \to 3$.

Исходя из этого, длина связи будет изменяться в обратной зависимости: чем выше кратность, тем сильнее атомы притягиваются друг к другу и тем короче связь. Следовательно, ряд по уменьшению длины связи C–O выглядит так:

метанол (самая длинная связь) > метаналь > угарный газ (самая короткая связь).

(Примерные значения: длина $C-O$ ≈ 143 пм; длина $C=O$ ≈ 121 пм; длина $C \equiv O$ ≈ 113 пм).

Энергия связи, необходимая для её разрыва, изменяется в прямой зависимости от кратности: чем больше общих электронов, тем прочнее связь. Следовательно, ряд по увеличению энергии связи C–O выглядит так:

метанол (наименьшая энергия) < метаналь < угарный газ (наибольшая энергия).

(Примерные значения: энергия $C-O$ ≈ 358 кДж/моль; энергия $C=O$ ≈ 745 кДж/моль; энергия $C \equiv O$ ≈ 1072 кДж/моль).

Ответ: В ряду метанол – метаналь – угарный газ кратность связи между атомами углерода и кислорода возрастает (одинарная < двойная < тройная). Вследствие этого длина связи C–O последовательно уменьшается, а её энергия (прочность) последовательно возрастает.