Номер 3, страница 185 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Опишите пространственное строение:
а) молекулы воды;
б) молекулы сероводорода.

Сравните валентные углы в данных молекулах.

а) молекулы воды

Молекула воды ($H_2O$) имеет угловое (или V-образное) пространственное строение. В центре молекулы находится атом кислорода ($O$), который связан с двумя атомами водорода ($H$) ковалентными полярными связями. Атом кислорода, помимо двух связывающих электронных пар, имеет две неподеленные электронные пары. Согласно теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (ОЭПВО), четыре электронные пары (две связывающие и две неподеленные) располагаются в пространстве так, чтобы минимизировать взаимное отталкивание, что соответствует тетраэдрической геометрии электронных пар. Однако сама молекула, форма которой определяется положением ядер атомов, является угловой. Сильное отталкивание неподеленных электронных пар приводит к сжатию валентного угла $H–O–H$ по сравнению с идеальным тетраэдрическим углом ($109.5^\circ$). В результате валентный угол в молекуле воды составляет приблизительно $104.5^\circ$. Тип гибридизации центрального атома кислорода — $sp^3$.

Ответ: Молекула воды имеет угловое (V-образное) строение с валентным углом $H–O–H$ около $104.5^\circ$.

б) молекулы сероводорода

Молекула сероводорода ($H_2S$) по своему строению аналогична молекуле воды, так как сера ($S$) и кислород ($O$) находятся в одной группе периодической системы. Центральный атом серы связан с двумя атомами водорода и также имеет две неподеленные электронные пары. Электронная геометрия — тетраэдрическая, а молекулярная геометрия — угловая (V-образная). Тип гибридизации атома серы — $sp^3$. Однако, в отличие от воды, валентный угол $H–S–H$ в молекуле сероводорода значительно меньше и составляет примерно $92.1^\circ$.

Ответ: Молекула сероводорода имеет угловое (V-образное) строение с валентным углом $H–S–H$ около $92.1^\circ$.

Сравнение валентных углов в молекулах воды и сероводорода показывает, что угол в молекуле воды ($104.5^\circ$) больше, чем в молекуле сероводорода ($92.1^\circ$). Основная причина этого различия кроется в электроотрицательности центрального атома. Кислород является более электроотрицательным элементом, чем сера. Поэтому связывающие электронные пары в молекуле $H_2O$ сильнее притянуты к атому кислорода. Это приводит к увеличению плотности электронного облака вокруг центрального атома, что усиливает взаимное отталкивание связывающих пар и, как следствие, увеличивает валентный угол. В молекуле $H_2S$ атом серы менее электроотрицателен, связывающие электронные пары находятся дальше от него, их взаимное отталкивание слабее, и неподеленные пары сжимают угол $H–S–H$ до меньшего значения.

Ответ: Валентный угол в молекуле воды ($104.5^\circ$) больше валентного угла в молекуле сероводорода ($92.1^\circ$) из-за большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с атомом серы.