Условие задачи
Укажите вид химической связи (ковалентная полярная или ковалентная неполярная) в молекулах следующих веществ: F2, NH3, O2, H2S, I2, PH3, HBr, CO.
Решение
Ниже приведём подробное объяснение выбора вида связи в каждой молекуле, используя понятия ковалентной связи и ее полярности. При анализе полярности ковалентной связи мы ориентируемся на разность электроотрицательностей атомов: если эта разность существенно (обычно более примерно 0,5–0,7 по шкале Паулинга), то связь называют ковалентной полярной, если же атомы имеют одинаковую электроотрицательность или разность мала, связь считается ковалентной неполярной.
1. F₂
В молекуле F₂ два атома фтора соединены между собой. Поскольку оба атома идентичны (электроотрицательность примерно 3,98 у каждого), разность равна нулю.
Вывод: связь F–F является ковалентной неполярной.
2. NH₃
Молекула аммиака имеет трёхзначную структуру, где атом азота (примерно 3,04) связан с тремя атомами водорода (около 2,20). Разность электроотрицательностей N–H примерно равна 0,84, что достаточно для формирования полярной связи; кроме того, благодаря наличию неподелённой пары на азоте молекула имеет общую полярность.
Вывод: связи N–H являются ковалентными полярными.
3. O₂
Молекула кислорода O₂ состоит из двух одинаковых атомов кислорода (электроотрицательность около 3,44). Разность равна 0.
Вывод: связь O=O является ковалентной неполярной.
4. H₂S
В молекуле сероводорода атом серы (электроотрицательность около 2,58) соединён с двумя атомами водорода (2,20). Разность электроотрицательностей S–H примерно 0,38, что слишком мало для явного смещения электронов. (Хотя геометрия молекулы делает её слегка асимметричной и имеет незначительный дипольный момент, сами связи по своей природе можно считать неполярными.)
Вывод: связи H–S являются ковалентными неполярными.
5. I₂
Молекула иода состоит из двух одинаковых атомов, у каждого электроотрицательность примерно 2,66. Разность равна 0.
Вывод: связь I–I является ковалентной неполярной.
6. PH₃
В фосфине атом фосфора (электроотрицательность около 2,19) связывается с атомами водорода (2,20). Разность примерно 0,01 – практически нулевая.
Вывод: связи P–H являются ковалентными неполярными.
7. HBr
В бромоводороде атом брома (электроотрицательность около 2,96) связывается с атомом водорода (2,20). Разность порядка 0,76 достаточно велика для смещения электронной плотности в сторону брома, что делает связь полярной.
Вывод: связь H–Br является ковалентной полярной.
8. CO
В монооксеиде углерода атомы углерода и кислорода имеют электроотрицательности примерно 2,55 и 3,44 соответственно. Разность составляет около 0,89, что определяет наличие значительного смещения электронной плотности от углерода к кислороду. (Стоит отметить, что в CO также наблюдаются некоторые особенности из-за донорно-акцепторного взаимодействия, однако основная ковалентная связь имеет полярный характер.)
Вывод: связь C–O является ковалентной полярной.
Таким образом, ответы по молекулам следующие:
• F₂ – ковалентная неполярная
• NH₃ – ковалентная полярная
• O₂ – ковалентная неполярная
• H₂S – ковалентная неполярная
• I₂ – ковалентная неполярная
• PH₃ – ковалентная неполярная
• HBr – ковалентная полярная
• CO – ковалентная полярная