Условие задачи

Составьте электронную формулу молекулы кислорода O2. Сколько электронных пар участвует в образовании ковалентной связи между атомами кислорода? Выполняется ли правило октета?

Решение

Дисциплина: химия (теория Валентных электронных пар, правила октета, структура по Льюису).

Рассмотрим молекулу кислорода O₂. Каждый атом кислорода имеет 6 валентных электронов. При образовании O₂ атомы делятся электронами так, чтобы у каждого получилось по 8 электронов в наружном слое (правило октета).

Шаг 1. Распределение электронов.
Общее число валентных электронов для O₂ равно 6 + 6 = 12 элект­ронов.

Шаг 2. Построение двойной ковалентной связи.
Чтобы каждому атому достичь октета, атомы кислорода образуют между собой двойную связь, то есть они совместно используют 4 электрона (2 пары электронов). Это позволяет каждому атому получать 4 электрона от связи.

Шаг 3. Распределение оставшихся электронов.
После использования 4 электронов для образования связи остаётся 12 – 4 = 8 электронов, которые распределяются как непарные (одиночные) пары. Каждый атом кислорода получает по 4 электрона (2 пары), расположенные как неподелённые пары (lone pairs).

Таким образом, электронная формула молекулы O₂ по Льюису выглядит так:

:O :: O:

где знак «::» обозначает двойную связь (2 общие электронные пары), а двоеточия по бокам атомов – это непарные электронные пары (по 2 пары на атом).

Шаг 4. Ответы на вопросы задачи.
1. Сколько электронных пар участвует в образовании ковалентной связи между атомами кислорода?
В образовании связи участвуют 2 общие (ковалентные) электронные пары.

2. Выполняется ли правило октета?
Да, правило октета выполняется: каждый атом кислорода имеет свою двойную связь (4 электрона) плюс по 2 непарных пара (каждая по 4 электрона), что в сумме даёт 8 электронов в валентной оболочке каждого атома.

Таким образом, молекула кислорода O₂ имеет следующую электронную формулу по Льюису:

.. ..
:O :: O:
.. ..

где каждые две точки обозначают один непарный электронный пара, а двойная связь (две общие пары) обеспечивает выполнение правила октета для каждого атома.