Вода Валентный угол

Наличие в молекуле аммиака или в ионе аммония, а также в молекулах метана и воды четырех равноценных гибридных орбиталей (вр -гибридизация) предопределяет их равномерное взаимное расположение в пространстве по направлениям от центра молекулы к вершинам описанного тетраэдра независимо от соотношения между участвующими в образовании связи незанятыми орбиталями. Из-за слабого отталкивания, существующего между орбиталями, участвующими в образовании связи, и незанятыми орбиталями, валентный угол изменяется от 109°28 в молекуле метана (все четыре гибридные орбитали участвуют в образовании связи) до 107°18 в молекуле аммиака (одна орбиталь из четырех не занята) и до 104°30 в молекуле воды (не заняты две орбитали из четырех) 1). [c.36]

Физические свойства. Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость без запаха и вкуса. Она существует в трех агрегатных состояниях твердое — лед, жидкое и газообразное — водяной пар. При О °С твердая и жидкая фазы находятся в состоянии динамического равновесия, поэтому температура плавления льда равна О °С. При 1(Ю °С в равновесии находятся жидкая и газообразная фазы. Температура кипения воды равна 100 °С. При - -4°С она имеет наибольшую плотность, равную 1 г/см . Выше или ниже этой температуры плотность воды меньше 1 г/см . Эта особенность отличает воду от всех других веществ, плотность которых с понижением температуры увеличивается. При переходе воды из жидкого в твердое состояние происходит увеличение объема и уменьшение плотности из 92 объемов жидкой воды образуется 100 объемов льда. Молекула воды полярна и построена по типу треугольника, в вершине которого находится электроотрицательный атом кислорода, а в углах оснований — водород. Валентный угол равен 104,5° (рис. 25). [c.162]

Третьей внутренней координатой в молекуле воды является валентный угол Н—О—Н. Соответствующее колебание будет деформационным. Все операции симметрии оставляют этот базис неизменным, следовательно, представление таково [c.233]

Как указывалось (см, рис, 51), молекула воды имеет угловую форму. Согласно теории валентных связей в молекуле Н2О две рЗ-гибридные орбитали атома кислорода участвуют в образовании двух связей О—Н. На двух других ридных орбиталях расположены две несвЯзывающие электронные пары (см. рис. 51). Валентный угол воды г НОН составляет 104,5°. [c.341]

Формулируя в самом общем виде, можно сказать, что причина образования молекулы из двух атомов заключается в понижении полной энергии при сближении атомов. Эта энергия в основном представляет собой энергию электронов колебательная и вращательная энергия молекулы, хотя и имеет иногда заметную абсолютную величину, мала по сравнению с электронной энергией. Мы обсудим этот вопрос позднее более подробно, но сейчас примем, что изменение энергии при образовании молекулы из атомов обусловлено главным образом изменением электронной энергии . В дальнейшем будет показано, что именно электронная энергия играет основную роль почти во всех молекулярных явлениях. Например, тот факт, что водород существует в виде двухатомных частиц Нг, а не трехатомных Нз, можно объяснить тем, что полная энергия Нз больше, чем сумма энергий Нг и Н. Аналогично этому в молекуле воды валентный угол НОН равен 104,5°, а длина каждой связи ОН составляет 0,96 А потому, что именно при этих значениях внутренних координат полная энергия молекулы минимальна. Удовлетворительная теория валентности должна показать, как электронная энергия зависит от этих координат. Следовательно, мы должны не только определить равновесную конфигурацию, но также и обсудить, как изменяется энергия при отклонении молекулы от равновесной конфигурации. Это позволит найти упругую силу при любой деформации и тем самым получить все сведения, необходимые для вычисления частот нормальных колебаний. По этой причине нельзя отделять теорию валентности от теории инфракрасных спектров и спектров комбинационного [c.19]

В молекуле воды каждый из двух неспаренных 2р-электро-нов кислорода взаимодействует с s-электроном водорода. Орбитали 2р-электронов кислорода взаимно перпендикулярны, поэтому следовало бы ожидать, что при максимальном перекрывании валентный угол между связями должен быть равен 90°. Однако экспериментально найденный валентный угол между связями равен 104,5°. Такое отклонение можно объяснить взаимным отталкиванием не связанных непосредственно между собой атомов водорода. Молекулы, подобные воде, называются угловыми. [c.66]

Диполи воды имеют угловую форму, так как ядра атомов в них образуют равнобедренный треугольник. В основании его расположены два протона, а в вершине — ядро атома кислорода. При этом в молекуле воды две sp -гибридные орбитали атома кислорода образуют две ковалентные связи О—Н (длина которых около 0,1 нм) и остаются еще две неподеленные пары электронов. Валентный угол НОН (104,5 ) близок к тетраэдрическому (109,5" ). [c.279]

Валентные углы и локализованные молекулярные орбитали. Направленный характер некоторых ковалентных связей можно понять, пользуясь представлениями об орбиталях, образующих эти связи. В качестве трех простых примеров рассмотрим молекулы воды (валентный угол 104,5°), аммиака (108°) и метана (109°28 ). [c.521]

Если один из атомов в молекуле имеет внешние электроны, не участвующие в образовании химической связи, то они искажают электронную оболочку молекулы и изменяют валентные углы. Так, например, в молекуле воды атомы расположены не на одной прямой, а под углом друг к другу (валентный угол О равным л 104°), [c.284]

При образовании молекулы аммиака также происходит хр -гиб-ридизация атомных орбиталей центрального атома (азота). Именно поэтому валентный угол НЫН (107,8°) близок к тетраэдрическому. Небольшое отличие этого угла от 109,5° объясняется, как и в молекуле воды, асимметрией в распределении электронных облаков вокруг ядра атома азота из четырех электронных пар три участвуют в образовании связей N—Н, а одна остается неподеленной. [c.139]

Угол между направлениями химических связей в молекуле вещества называют валентным. Таким образом, валентный угол в молекуле воды равен, как указано, 105°3. В связи с этим формулу строения молекулы воды часто записывают так, как это представлено на рисунке 1У-4, в. [c.65]

Иная картина наблюдается в случае воды (рис. 1У-10). Молекула Н2О также содержит две равные между собой полярные связи О — Н, но они образуют валентный угол в 105°3 (табл. 1У-7). Здесь уже нет полной взаимной компенсации этих связей. Вследствие этого молекула воды в целом обладает значительным дипольным моментом. Аналогичное наблюдается н в случае аммиака ЫНд. Несимметрично [c.78]

Задача 5.6. Валентный угол НОН в молекуле воды равен 104,5°. Рассчитать вид гибридных АО кислорода, образующих связи О—Н и занятых неподеленными электронными парами. [c.150]

Межъядерное расстояние между химически связанными атомами называется длиной связи. Например, в молекуле Н2О расстояние между ядрами атомов водорода и кислорода составляет 0,096 нм. Угол между воображаемыми прямыми, проходящими через ядра двух химически взаимосвязанных соседних атомов, называется валентным углом. Так, в молекуле воды этот угол равен 104,5° [c.65]

Особенности физических свойств воды обусловлены строением ее молекул и характером межмолекулярных связей. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, расположенных под углом относительно друг друга (рис. 8). Расстояние между центрами атомов кислорода и водорода 0,1 нм, валентный угол равен 104,5 °С. [c.27]

Валентный угол в молекуле воды равен 105°, а расстояние между ядрами водорода и кислорода составляет 0,96 A. Приведите доказательства, которые подтверждали бы эти данные. [c.436]

В молекуле воды ядра водорода и кислорода образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два мелких ядра водорода, в вершине — более крупное ядро кислорода. Валентный угол у центрального атома кислорода, образованный связями Н — О — Н, составляет 104°27 (рис. 1.1, <з). Структура электронного облака молекулы схематично показана на рис. 1.1, 6. Две внешние пары электронов, образующих связи О — Н, смещены к атому кислорода, поэтому вблизи ядер атомов водорода создается избыток положительного заряда. Две не поделенные пары электронов также смещены относительно ядра атома кислорода, и их отрицательные заряды остаются частично не скомпенсированными. Условно можно представить, что лепестки электронного облака направлены к вершинам частично искаженного тетраэдра, что иллюстрируется рис. 1.1, в. [c.12]

При образовании молекул воды также имеет место гибридизация атомных орбиталей кислорода, но валентный угол отличается от тетраэдрического (104,5° вместо тетраэдрического 109,5°). Это связано с неравноценностью состояния электронов, окружающих атом кислорода в молекуле воды. Изобразим формулы метана и воды по Льюису [c.25]

Гидроксильные связи молекулы воды образуются в результате слияния ls-электронного облака водорода с 2р-электронными облаками кислорода. р-Электронные облака распределены по трем перпендикулярным осям (см. рис. 3), поэтому максимальное перекрывание областей происходит, когда атомы водорода располагаются по двум перпендикулярным направлениям (рис. 5), так что возникшие связи должны будут образовать прямой угол. Валентный угол, определенный экспериментально, является тупым (105°) отклонение может быть вызвано присутствием непо- [c.25]

Способность янтарной и глутаровой кислот давать циклические ангидриды легко объяснима при рассмотрении пространственных моделей. Так как валентный угол в тетраэдрическом атоме углерода равен 109°28, то углеродная цепь из четырех или пяти атомов может быть изогнута в виде клешни, концы которой близко подходят друг к другу. Если на концах этой цепи находятся карбоксильные группы (как, например, у янтарной и глутаровой кислот), то при таком близком расположении они, отщепляя молекулу воды, замыкают цикл. В результате образуется устойчивый пяти- или шестичленный цикл. Циклические ангидриды при реакции с аммиаком легко дают циклические амиды, обладающие кислотными свойствами [c.378]

Как указывалось (см. рис. 50), молекула воды имеет угловую форму, что согласно теории валентных связен соответствует sp -гибридному состо шию атома кислорода. В молекуле HjO две sp -гибридные орбитали атома кислорода участвуют в образовании двух связей О — Н. На диух других 5/5 -гибридных орбиталях расположены две несвязывающие электронные пары (см. рис. 50). Валентный угол в молекуле воды НОН составляет 104,5°. [c.311]

Теперь уже две зр -гибридные орбитали занимают несвязывающие электронные пары. Отталкивающее действие двух несвязывающих пар проявляется в большей степени. Поэтому валентный угол искажается против тетраэдрического еще сильнее и в молекуле воды НаО составляет НОН = 104,5° (рис. 30). [c.68]

Вернемся к рассмотрению пространственной структуры молекулы воды. При ее образовании происходит sp -гибридизация атомных орбиталей кислорода. Именно поэтому валентный угол НОН в молекуле Н2О (104,5°) близок не к 90°, н к тетраэдрическому углу ( 109,5°). Небольшое отличие этого угла от 109,5° 10ЖН0 понять, если принять во внимание неравноценность состояния электрон- ibix об.,1аков, окружающих атом кислорода в молекуле воды. В самом деле, в молекуле метана все восемь электронов, занимающие в атоме углерода гибрид- [c.138]

Предсказание равновесной конфигурации простейших молекул. При предсказании равновесной конфигурации в методе направленных валентностей исходят, как, например, для Н2О, ННз и т. д., из направленности орбиталей одного центрального атома. Тем самым допускают, что атомы, окружающие центральный (назовем их лигандами), не влияют на структуру молекулы. Однако в этом можно сомневаться. Действительно, в последние годы для молекулы Ь хгО устано влена рамо лёкулы р- линейная конфигурация, несмотря на ортогональность роцена 7-электронов атомов кислорода. Замена в молекуле воды атомов Н на изменяет угловую конфигурацию на линейную. При одном и том же центральном атоме валентный угол изменяется в ряду молекул Вар2 - ВаС - ВаВг -> ВаГ . Очевидно, что предсказания равновесной конфигурации, сделанного на основе электронной структуры одного из атомов, недостаточно, так как молекула — результат взаимодействия всех атомов. [c.188]

В молекуле воды угол между связями О—Н равен не 90°, как это можно было ожидать, исходя из угла между осями двух р-орбиталей атома кислорода, а приближается к тетраэдрическому (109,5°) и составляет 104,5°. Вероятно, это можно объяснить зр -гибридизацией (см. гл. 3 3.4) четырех атомных орбиталей кислорода, две из которых содержат неподеленные электронные пары, и, не являясь связывающими, лишь искажают валентный угол И—О—Н. sp -Гиб-ридизация, как отмечалось ранее, способствует более полному перекрыванию гибридной орбитали с орбиталью другого атома и, следовательно, упрочняет связь, что приводит к понижению внутренней энергии системы. Из-за sp -гибридизации всех орбиталей азота и в молекуле аммиака угол Н—N—Н близок к тетраэдрическому и равен 106,5°. Такими углами между полярными связями и значениями электрических моментов их диполей (1,51 10-2 для О—Н и 1,31 10 29Кл м для N—Н ) можно объяснить значения электрических моментов 1,84 10 2 Кл м для молекулы HjO и 1,46 х X 10 2 Кл м для молекулы NH3. [c.116]

СОг (рис. 2, 6). При расстоянии между центрами кислорода и водорода в 0,99 A валентный угол равен 105°, т. е. близок к тетраэдрическому. Связь И—О — высокополярна. Положительные заряды в молекуле воды (рис. 3) экранированы одной парой электронов с круговой орбитой, двумя парами электронов с вглтянутыми эллиптическими орбитами, связывающими протоны с кислородом, и двумя уединенными парами, которые создают повышенную электронную плотность у кислорода. Такое строение молекулы обеспечивает нейтрализацию положительных зарядов ядра кислорода, в то время как протоны экранированы не полностью. Преимущест- [c.23]

Многочисленные попытки построить на классической основе приемлемую модель молекулы воды оказались несостоятельными. В частности, необходимо было согласовать между собой следующие данные валентный угол (105°), расстояние между ядрами кислорода и водорода (0,958 А), дипольный момент (1,834-10 эл. ст. ед.), поляризуемость (1,444-10 сж ) и энергию полно11 диссоциации на атомы (218,8 ккал/молъ). Классическая теория считала молекулу плоской, исключая возможность расиоложения электронов вне плоскостп нахождения ядер. [c.425]

Вода (оксид врдоррда) — химическое соединение водорода с кислородом (Н —11,11% О — 88,89%). Валентный угол равен 104,5°, и геометрия молекулы Н2О напоминает искаженный тетраэдр, в двух вершинах которого располагаются атомы Н, а две другие заняты орбиталями непо-деленных пар электронов атома кислорода, не участвую1цих в образовании химических связей. Молекула Н О полярна, дипольный момент равен 6,17.10 Кп-м. Плотность Н2О при 20°С 0,988 г/см , диэлектрическая проницаемость при 25°С 78,3 (рис. 3). [c.62]

На рис. 79 показано расположение водородных атомов молекул воды в кристалле Ма2С0з-ЫаНС0з-2Н20. Связь О — Н образует с линией О. .. О угол всего в 3,5°. Еще более интересно то, что валентный угол НОН оказывается меньше тетраэдрического (109°28 ), хотя при таком угле линия О — Н. . . О была бы ближе к прямой. Это означает, что изменение гибридизации, необходимое для увеличения угла НОН на несколько градусов, [c.225]