Условие задачи

Составьте электронные и графические формулы веществ: а) CH4; б) BaCl2; в) BF3. Укажите направление смещения электронной плотности и определите тип химической связи.

Решение

Ниже приведено подробное решение задачи, основанное на представлении молекул в виде электронных и графических (структурных) формул с указанием направления смещения электронной плотности и типа химических связей. Задача относится к разделу химии, посвящённому строению молекул и типам химической связи.

──────────────────────────────
1. CH₄ (метан)

• Электронная формула и структура:
– Углерод (C) находится в центре, к нему присоединены четыре атома водорода (H) с образованием четырех одноэлектронных (однопарных) связей.
– Структурная (графическая) формула изображается как тетраэдрическая структура:
H
|
H—C—H
|
H
(для наглядности представлено двумерное изображение тетраэдра).

• Направление смещения электронной плотности:
– Разница в электроотрицательности между C (примерно 2,55) и H (примерно 2,20) невелика, поэтому поляризация связей слаба.
– Электронная плотность в каждом из C–H звеньев смещается незначительно от водорода в сторону углерода, однако симметрия тетраэдра приводит к практической компенсации таких смещений.

• Тип связи:
– Все связи являются ковалентными (совместное использование электронной пары). Благодаря равномерному распределению зарядов молекула практически неполярна.

──────────────────────────────
2. BaCl₂ (хлорид бария)

• Электронная формула и структура:
– В данном веществе барий (Ba) отдаёт два электрона, превращаясь в катион Ba²⁺, а каждый из двух атомов хлора (Cl) принимает по одному электрону, становясь анионами Cl⁻.
– Графическая формула в ионном представлении:
Ba²⁺ + 2 Cl⁻
(в кристаллической решётке ионное взаимодействие между этими зарядами).

• Направление смещения электронной плотности:
– Электронная плотность полностью «перенесена» от бария к хлорам: барий уступает электроны, а хлор обладает избытком электронной плотности.
– Таким образом, смещение электронной плотности направлено от Ba к каждому Cl.

• Тип связи:
– Связь ионная, так как происходит полный перенос электронов между атомами, что приводит к образованию положительных и отрицательных ионов с последующим электростатическим взаимодействием.

──────────────────────────────
3. BF₃ (трифторид бора)

• Электронная формула и структура:
– Бор (B) находится в центре и образует три ковалентные связи с атомами фтора (F).
– Графическая (структурная) формула имеет вид равностороннего треугольника (тригональная плоскость):
F
∖
B — F
/
F
(учитывая, что молекула имеет плоскую тригональную структуру).

• Направление смещения электронной плотности:
– Фтор – наиболее электроотрицательный элемент (значение примерно 3,98), а бор – значительно менее электроотрицателен (около 2,04).
– В каждом B–F звене электронная плотность смещается от бора к атому фтора.

• Тип связи:
– Связи в молекуле BF₃ являются ковалентными полярными. Несмотря на то что молекула не имеет дипольного момента из-за симметричного распределения связей, каждая отдельная связь демонстрирует поляризацию: электронная плотность сдвинута в сторону атома фтора.

──────────────────────────────
Вывод:

а) CH₄ – молекула метана имеет тетраэдрическую структуру с ковалентными, практически неполярными связями; небольшое смещение электронной плотности происходит от H к C, но оно компенсируется симметрией.

б) BaCl₂ – представляет собой ионное соединение, в котором барий отдаёт электроны, а хлор их принимает; электронная плотность смещается от Ba к Cl.

в) BF₃ – молекула трифторида бора имеет плоскую тригональную структуру; ковалентные связи полярны с направлением смещения электронной плотности от B к F.

Таким образом, для каждого вещества определены электронные и графические формулы, указано направление смещения электронной плотности и установлен тип связи в молекулах.