1.6: Проблеми
- Page ID
- 20199
1. Запишіть октетні структури (включаючи формальні заряди, порядок зв'язку та молекулярну форму) для SeO 3 2-, SeF 4, xEf 4, HClO 3 (= HoClO 2), NO 3 - та ClO 2 +.
2. Запишіть октетні структури (включаючи формальні заряди, порядок зв'язку та молекулярну форму) для Al 2 Cl 6, SnCl 3 -, BrF 4 -, HoClO, SO 3 та NO 2 +.
3. Покажіть, використовуючи резонанс, чому зв'язок S-O трохи коротший у SO 2 F 2, ніж у SO 2.
4. Наведіть формули для п'яти стабільних молекул і/або іонів, які є ізоелектронними з аміаком.
5. Назвіть три добре відомі молекули або іони, які є ізоелектронними з (а) O 3, (b) BF, (c) CO 3 2-, і (d) N 3 -.
6. Назвіть три добре відомі молекули або іони, які є ізоелектронними з (а) CN -, (b) H 2 O, (c) BF 3 і (d) CO 2.
7. Відстань зв'язку N-N становить 1,10 Å в N 2. Використовуючи формулу довжини зв'язку Паулінга — міцності зв'язку, D (n) = D (1) - 0,6 log (n), обчислити відстань зв'язку в катіоні N 2 +.
8. У гідроксиламіні, H 2 NOH, N-O зв'язок відстань становить 1,46 Å. Використовуючи формулу довжини зв'язку Паулінга - міцності зв'язку, оцініть відстані зв'язку N-O в NO 2 і NO 3 -.
9. У той час як PF 5 і SF 6 є стабільними молекулами, NF 5 і OF 6 невідомі. Чи можете ви намалювати октетні структури для цих сполук? Чому ці молекули були б нестабільними?
10. Розглянемо сполуки NH 3 і PH 3. Кут зв'язку H-N-H у аміаку становить 108 о (близький до чотиригранного кута, 109,5 о), але аналогічний кут у РН 3 дорівнює 93 о. Чому кут в РН 3 ближче до 90 о, ніж до чотиригранного кута?
11. Дві гіпотетичні структури для іона N 2 F 3 + - [N-NF 3] + та [F-N-NF 2] +. Який з них є більш стабільним? Поясніть. (Примітка: рядки у формулах можуть представляти як одиночні, так і множинні зв'язки)
12. Дифторид криптону, KrF 2, розкладається при температурі сухого льоду до Kr і F 2. Однак кілька солей іона [kRF] + відносно стабільні. Намалюйте зображення валентних зв'язків для KrF 2 та [KrF] +, показуючи одинокі пари, можливі резонансні структури, формальні заряди, замовлення облігацій та кути зв'язку. Чому [KrF] + стабільніше, ніж KrF 2?
13. Розглянемо молекулу ClF 3 O 2 (з Cl центральним атомом). Скільки ізомерів можливо? Яка найстабільніша?
14. Відстань зв'язку Br-F в міжгалогенної сполуці BrF становить 1,76 Å. Використовуйте цю інформацію для оцінки середньої довжини зв'язків у BrF 3 та BrF 5.
15. Відстані зв'язку B-H приблизно однакові в BH 3 і BH 4 -. Однак відстань зв'язку B-F в BF 3 коротше, ніж у BF 4 - іон. Поясніть.
16. Енергія дисоціації N-N зв'язку в гідразині (H 2 N-NH 2) становить 159 кДж/моль. Енергія дисоціації N-N потрійного зв'язку в N 2 становить 941 кДж/моль, тобто набагато більше, ніж втричі перевищує енергію дисоціації одного зв'язку N-N в гідразині. Поясніть, чому зв'язок N-N у гідразину настільки слабка, і чому цей ефект не спостерігається в N 2.
17. Показати, що набір з трьох гібридних орбіталів sp 2 задовольняє наступним критеріям: (а) будь-які дві орбіталі в наборі sp 2 ортогональні, і (b) орбіталі належним чином нормалізовані.
18. Квантово механічно імпульс (p) частинки, що рухається в певному напрямку (наприклад, напрямку x), можна отримати, працюючи на її хвильовій функції\(\psi\) з оператором імпульсу:
\[ \hat{p}\psi = p\psi , \: \textrm{where} \: \hat{p} = -i \hbar \frac{\delta}{\delta x}\]
Знання правильної форми цього оператора було ключем до формулювання Шредінгера гамільтонового оператора\( \hat{H} = \frac{\hat{p}^{2}}{2m} + V\), який працює на хвильовій функції для отримання загальної енергії. Оператор імпульсу також повинен відповідати відношенню де Броля\( p = \frac{h}{\lambda}\), яке пов'язує імпульс з довжиною хвилі частинки.
За аналогією з електромагнітними хвилями Шредінгер знав, що хвилеподібна частинка (наприклад, електрон), що рухається у вільному просторі у напрямку x, може бути описана хвильовою функцією:
\[ \psi(x, t) = Ae^{i(kx - \omega t + \varphi)}\]
де хвильове число k обернено пов'язане з довжиною хвилі частинки де Бройля λ по\( k = \frac{2\pi}{\lambda}\). Тут A - константа нормалізації, ω - частота хвилі, і\(\varphi\) представляє її фазу.
Покажіть за допомогою оператора імпульсу\(\hat{p}\), що значення імпульсу p, отриманого для вільної частинки з,\(\hat{p}\psi = p\psi\) відповідає відношенню де Броля,\(p= \frac{h}{\lambda}\).
(Підказка: k, ω, і\(\varphi\) не залежать від х)
19. Які S-N зв'язки в циклічному іоні S 4 N 3 + ви б прогнозували бути найкоротшими? Атомна зв'язність в кільці становить: -S-S-N-S-N-S-N-. [Підказка: визначте кількість π-зв'язків у молекулі шляхом підрахунку електронів, а потім знайдіть найбільш стійкі резонансні структури].
20. F має більш високу електронегативність, ніж Cl, а F 2 є набагато сильнішим окислювачем, ніж Cl 2, незважаючи на те, що електронна спорідненість фтору (-328 кДж/моль) слабкіше, ніж у хлору (-349 кДж/моль). Поясніть це явне протиріччя.
21. (а) Поясніть, чому зв'язки C-H, N-H та O-H в хімічних сполуках міцніші, ніж зв'язки Si-H, P-H та S-H відповідно. (б) Пояснити, чому поодинокі зв'язки C-F, N-F та O-F дотримуються протилежної тенденції, а саме, вони слабкіші, ніж одиночні зв'язки Si-F, P-F та S-F відповідно.