Условие задачи

Химические элементы главной подгруппы VI группы образуют с водородом молекулы состава H2R. Как изменяется при увеличении порядкового номера элемента: а) полярность связи HR в этих молекулах; б) длина этой связи?

Решение

Нам даны молекулы вида H₂R, где R – элемент главной подгруппы VI (то есть элементы группы кислорода: O, S, Se, Te, (Po)). При переходе от кислорода к тяжелым элементам группы наблюдаются два основных эффекта:

1. Электроотрицательность элементов уменьшается. У кислорода электроотрицательность самая высокая, а у серы, селена, теллу − все меньше. Поэтому разность электроотрицательностей между водородом и R уменьшается по мере увеличения порядкового номера R. Это приводит к тому, что полярность связи HR, определяемая разностью электроотрицательностей (Δχ = χ(R) − χ(H)), снижается при движении вниз по группе.

2. Атомные радиусы элементов увеличиваются при движении вниз по группе. Увеличение элемента R ведёт к увеличению размера атома, а, следовательно, и к увеличению размера его орбиталей, участвующих в образовании химической связи. Таким образом, связь HR становится длиннее, поскольку участок перекрытия орбиталей становится более удалённым.

Подробное решение:

а) Полярность связи HR определяется разностью электроотрицательностей элементов, участвующих в связях. В H₂O (R = O) разность электроотрицательностей между O и H довольно высока, связь O–H остается очень полярной. По мере перехода к H₂S (R = S), H₂Se (R = Se) и H₂Te (R = Te) электроотрицательность R уменьшается, а значит, и разность (χ(R) − χ(H)) уменьшается. Следовательно, полярность связи HR снижается.

б) Длина химической связи во многом зависит от размеров атомов. При увеличении атомного радиуса элемента R (от O к Te) увеличивается и длина связи HR. Это обусловлено тем, что большие атомы имеют более «разреженные» электронные облака, а перекрытие орбиталей становится менее эффективным, что приводит к более длинной (и слабой) связи.

Итак, при увеличении порядкового номера элемента R:
– Полярность связи HR уменьшается.
– Длина связи HR увеличивается.

Ответ:
а) Полярность связи HR уменьшается.
б) Длина связи HR увеличивается.