Матеріал параграфа допоможе вам:
з'ясувати будову молекули води; зрозуміти суть водневого зв'язку.
Будова молекули. Хімічна формула води Н2О відома кожному з вас. Це — молекулярна
речовина. Електронна і графічна формули молекули води
вказують на те, що два атоми Гідрогену сполучені з атомом Оксигену простим ковалентним зв’язком.
Який зв’язок називають ковалентним? Яка особливість електронної будови атома дає змогу йому утворювати такий зв’язок з іншим атомом?
Звернемо увагу на будову атомів Гідрогену та Оксигену (їхні електронні формули ви складали у 8 класі):
Кожний зв’язок у молекулі води утворений s-електроном атома Гідрогену і ^-електроном атома Оксигену. Два ^-електрони атома Оксигену, які беруть участь у цих зв’язках, є не-спареними й перебувають у різних орбіталях. Оскільки р-орбіталі зорієнтовані перпендикулярно одна до одної, то молекула води має кутову будову\ Щоправда, кут між прямими, що з’єднують центри атомів Гідрогену й Окси-гену, становить не 90°, а 104,5°:
На малюнку 4 зображено дві моделі молекули води. У кулестержневій моделі стержні імітують ковалентний зв’язок між атомами
Мал. 4.
Моделі
молекули води: а — куле-стержнева; б — масштабна. Білі кульки — атоми Гідрогену, червоні — атоми Оксигену
Гідрогену та Оксигену, а в масштабній моделі дотримано співвідношення розмірів цих атомів і молекули води.
Оскільки Оксиген електронегативніший за Гідроген, спільні електронні пари в молекулі води зміщені від атомів Гідрогену до атома Оксигену; зв’язок О-Н є полярним. На атомі Оксигену зосереджений невеликий негативний заряд, а на кожному з двох атомів Гідрогену — позитивний:
Молекула води з боку атома Оксигену заряджена негативно, а з протилежного боку, де перебувають атоми Гідрогену, — позитивно. Таку молекулу називають полярною; вона є диполем1, тобто має два різнойменно заряджені полюси. Її умовно зображають еліпсом зі вписаними знаками «+» і «-» без зазначення величин зарядів:
Полярність молекули води істотно впливає на властивості цієї речовини.
Водневий зв’язок. Молекули-диполі води
можуть притягуватися одна до одної, а саме 5+ 25-
атом H однієї молекули — до атома O іншої.
Крім того, до позитивно зарядженого атома Гідрогену притягуються також «неподіле-ні» електронні пари атома Оксигену іншої молекули води.
Електростатичну взаємодію між молекулами за участю атомів Гідрогену називають водневим зв’язком.
Водневий зв’язок прийнято позначати трьома крапками: Н • • • О. Цей зв’язок значно слабший за ковалентний. Обов’язкова умова його утворення — наявність у молекулі атома Гідрогену, сполученого з атомом більш електронегативного елемента (Флуору, Оксигену, Нітрогену).
Водневі зв’язки існують у воді, неорганічних кислотах, етиловому спирті (§ 26), гліцерині (§ 27), оцтовій кислоті (§ 28), білках, а також між молекулами цих речовин і води в розчинах. Щомиті частина водневих зв’язків руйнується, але водночас утворюються нові зв’язки.
У воді кожна молекула сполучена водневими зв’язками із чотирма іншими молекулами (мал. 5); цим зумовлена характерна форма сніжинок (мал. 6).
ВИСНОВКИ
Молекула води містить ковалентні полярні зв’язки О—Н, має кутову форму і є полярною. На кожному атомі Гідрогену молекули води зосе
реджений невеликий позитивний заряд, а на атомі Оксигену — невеликий негативний заряд.
Молекули води притягуються одна до одної внаслідок електростатичної взаємодії між атомами Гідрогену й Оксигену різних молекул. Таку взаємодію називають водневим зв’язком. Водневі зв’язки також існують у кислотах, деяких органічних сполуках.
9. Поясніть, чому молекула води має кутову форму.
10. Які відмінності між кулестержневою і масштабною моделями молекули?
11. Що таке водневий зв'язок? Завдяки чому він утворюється між частинками?
12. Обчисліть кількість атомів Гідрогену й атомів Оксигену в 1 мг води.
13. Дейтерій D — природний нуклід Гідрогену. Ядро атома цього нукліда складається з одного протона й одного нейтрона. Знайдіть масову частку Дейтерію у так званій важкій воді D2О.
14. Обчисліть масу молекули Н2О у грамах.
15. Молекули яких сполук мають електронні формули, що є подібними до електронної формули молекули води?
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля