Вопрос школьника
В молекулах водородных соединений углерода, азота и кислорода СН4, NH3 и Н2O валентные орбитали центральных атомов неметаллов имеют одинаковое состояние sp3-гибридизации, но разные углы между связями — 109°28′, 107°30′ и 104°27′ соответственно. Чем это можно объяснить?
Ответ от учителя
Углы между связями в молекулах зависят от степени гибридизации центрального атома и от количества электронных пар вокруг него. В молекуле метана (СН4) углы между связями равны 109°28′, что соответствует гибридизации sp3 углеродного атома. В молекуле аммиака (NH3) углы между связями равны 107°30′, что также соответствует гибридизации sp3 азотного атома. В молекуле воды (Н2О) углы между связями равны 104°27′, что также соответствует гибридизации sp3 кислородного атома.
Однако, углы между связями в молекулах зависят не только от степени гибридизации центрального атома, но и от наличия свободных электронных пар на нем. В молекуле аммиака (NH3) азотный атом имеет одну свободную электронную пару, которая отталкивается от связей и сужает угол между ними. В молекуле воды (Н2О) кислородный атом имеет две свободные электронные пары, которые также отталкивают связи и сужают угол между ними.
Таким образом, различие в углах между связями в молекулах СН4, NH3 и Н2O можно объяснить наличием свободных электронных пар на центральных атомах азота и кислорода, которые влияют на геометрию молекулы.
