Определение типов химических связей в веществах

Отлично, давайте разберем эту задачу по химии. Нам даны пять рядов веществ, и для каждого ряда нужно определить, какие типы связей в них присутствуют. Для начала вспомним основные типы химических связей: 1. Ионная связь: образуется между атомами с большой разницей в электроотрицательности (обычно между типичным металлом и типичным неметаллом). 2. Ковалентная полярная связь: образуется между атомами неметаллов с разной электроотрицательностью. 3. Ковалентная неполярная связь: образуется между атомами одного и того же неметалла или между атомами неметаллов с очень близкой электроотрицательностью. 4. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи: один атом (донор) предоставляет неподеленную электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет свободную орбиталь для ее размещения. Теперь проанализируем каждый ряд веществ.

Ряд 1: вода, карбонат натрия, аммиак

• Вода (\(\text{H}_2\text{O}\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{O}\) и \(\text{H}\)).
• Карбонат натрия (\(\text{Na}_2\text{CO}_3\)):
  • Ионная связь (между \(\text{Na}^+\) и \(\text{CO}_3^{2-}\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{CO}_3^{2-}\) между \(\text{C}\) и \(\text{O}\)).
• Аммиак (\(\text{NH}_3\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{N}\) и \(\text{H}\)).

В этом ряду есть ионная связь (в карбонате натрия) и ковалентная полярная связь (во всех веществах).

Ряд 2: бромид аммония, оксид углерода(II), хлорид метиламмония

• Бромид аммония (\(\text{NH}_4\text{Br}\)):
  • Ионная связь (между \(\text{NH}_4^+\) и \(\text{Br}^-\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{NH}_4^+\) между \(\text{N}\) и \(\text{H}\)).
  • Ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму (при образовании иона \(\text{NH}_4^+\) из \(\text{NH}_3\) и \(\text{H}^+\)).
• Оксид углерода(II) (\(\text{CO}\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{O}\)).
  • Ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму (одна из связей между \(\text{C}\) и \(\text{O}\) образуется по этому механизму).
• Хлорид метиламмония (\(\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}\)):
  • Ионная связь (между \(\text{CH}_3\text{NH}_3^+\) и \(\text{Cl}^-\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{CH}_3\text{NH}_3^+\) между \(\text{C}\) и \(\text{H}\), \(\text{C}\) и \(\text{N}\), \(\text{N}\) и \(\text{H}\)).
  • Ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму (при образовании иона \(\text{CH}_3\text{NH}_3^+\) из \(\text{CH}_3\text{NH}_2\) и \(\text{H}^+\)).

В этом ряду есть ионная связь, ковалентная полярная связь и ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму.

Ряд 3: ацетон, гидрид калия, магний

• Ацетон (\(\text{CH}_3\text{COCH}_3\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{O}\), \(\text{C}\) и \(\text{H}\)).
  • Ковалентная неполярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{C}\)).
• Гидрид калия (\(\text{KH}\)):
  • Ионная связь (между \(\text{K}^+\) и \(\text{H}^-\)).
• Магний (\(\text{Mg}\)):
  • Металлическая связь.

В этом ряду нет всех требуемых типов связей для каждого пункта. Например, в магнии только металлическая связь.

Ряд 4: пероксид натрия, бутан, циклогексан

• Пероксид натрия (\(\text{Na}_2\text{O}_2\)):
  • Ионная связь (между \(\text{Na}^+\) и \(\text{O}_2^{2-}\)).
  • Ковалентная неполярная связь (внутри иона \(\text{O}_2^{2-}\) между \(\text{O}\) и \(\text{O}\)).
• Бутан (\(\text{C}_4\text{H}_{10}\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{H}\)).
  • Ковалентная неполярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{C}\)).
• Циклогексан (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\)):
  • Ковалентная полярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{H}\)).
  • Ковалентная неполярная связь (между \(\text{C}\) и \(\text{C}\)).

В этом ряду есть ионная связь (в пероксиде натрия), ковалентная неполярная связь (во всех веществах) и ковалентная полярная связь (в бутане и циклогексане).

Ряд 5: сульфат натрия, ацетат калия, гидроксид кальция

• Сульфат натрия (\(\text{Na}_2\text{SO}_4\)):
  • Ионная связь (между \(\text{Na}^+\) и \(\text{SO}_4^{2-}\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{SO}_4^{2-}\) между \(\text{S}\) и \(\text{O}\)).
• Ацетат калия (\(\text{CH}_3\text{COOK}\)):
  • Ионная связь (между \(\text{K}^+\) и \(\text{CH}_3\text{COO}^-\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) между \(\text{C}\) и \(\text{H}\), \(\text{C}\) и \(\text{O}\)).
  • Ковалентная неполярная связь (внутри иона \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) между \(\text{C}\) и \(\text{C}\)).
• Гидроксид кальция (\(\text{Ca(OH)}_2\)):
  • Ионная связь (между \(\text{Ca}^{2+}\) и \(\text{OH}^-\)).
  • Ковалентная полярная связь (внутри иона \(\text{OH}^-\) между \(\text{O}\) и \(\text{H}\)).

В этом ряду есть ионная связь (во всех веществах) и ковалентная полярная связь (во всех веществах). Также в ацетате калия есть ковалентная неполярная связь. Теперь ответим на вопросы.

А. Выберите из перечня ряд веществ, в котором все вещества содержат ионную и ковалентную полярную связи.

Рассмотрим ряды:

• Ряд 1:
  • Вода: только ковалентная полярная. Нет ионной.
  • Карбонат натрия: ионная и ковалентная полярная.
  • Аммиак: только ковалентная полярная. Нет ионной.

  Этот ряд не подходит, так как вода и аммиак не содержат ионной связи.

• Ряд 2:
  • Бромид аммония: ионная и ковалентная полярная.
  • Оксид углерода(II): только ковалентная полярная. Нет ионной.
  • Хлорид метиламмония: ионная и ковалентная полярная.

  Этот ряд не подходит, так как оксид углерода(II) не содержит ионной связи.

• Ряд 3:
  • Ацетон: только ковалентная полярная и неполярная. Нет ионной.
  • Гидрид калия: только ионная.
  • Магний: металлическая.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 4:
  • Пероксид натрия: ионная и ковалентная неполярная. Нет ковалентной полярной в чистом виде (только между \(\text{Na}\) и \(\text{O}\) как ионная, но внутри \(\text{O}_2^{2-}\) неполярная).
  • Бутан: только ковалентная полярная и неполярная. Нет ионной.
  • Циклогексан: только ковалентная полярная и неполярная. Нет ионной.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 5:
  • Сульфат натрия: ионная и ковалентная полярная.
  • Ацетат калия: ионная и ковалентная полярная.
  • Гидроксид кальция: ионная и ковалентная полярная.

  Этот ряд подходит, так как все вещества содержат ионную и ковалентную полярную связи.

Ответ на А: 5

Б. Выберите из перечня ряд веществ, в котором все вещества содержат ковалентную неполярную связь.

Рассмотрим ряды:

• Ряд 1:
  • Вода: нет ковалентной неполярной.
  • Карбонат натрия: нет ковалентной неполярной.
  • Аммиак: нет ковалентной неполярной.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 2:
  • Бромид аммония: нет ковалентной неполярной.
  • Оксид углерода(II): нет ковалентной неполярной.
  • Хлорид метиламмония: нет ковалентной неполярной.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 3:
  • Ацетон: есть ковалентная неполярная (C-C).
  • Гидрид калия: нет ковалентной неполярной.
  • Магний: нет ковалентной неполярной.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 4:
  • Пероксид натрия: есть ковалентная неполярная (O-O).
  • Бутан: есть ковалентная неполярная (C-C).
  • Циклогексан: есть ковалентная неполярная (C-C).

  Этот ряд подходит, так как все вещества содержат ковалентную неполярную связь.

• Ряд 5:
  • Сульфат натрия: нет ковалентной неполярной.
  • Ацетат калия: есть ковалентная неполярная (C-C).
  • Гидроксид кальция: нет ковалентной неполярной.

  Этот ряд не подходит.

Ответ на Б: 4

В. Выберите из перечня ряд веществ, в котором все вещества содержат ковалентную полярную связь, образованную по донорно-акцепторному механизму.

Рассмотрим ряды:

• Ряд 1:
  • Вода: нет донорно-акцепторной связи.
  • Карбонат натрия: нет донорно-акцепторной связи.
  • Аммиак: нет донорно-акцепторной связи.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 2:
  • Бромид аммония: есть донорно-акцепторная связь (в \(\text{NH}_4^+\)).
  • Оксид углерода(II): есть донорно-акцепторная связь (одна из связей C-O).
  • Хлорид метиламмония: есть донорно-акцепторная связь (в \(\text{CH}_3\text{NH}_3^+\)).

  Этот ряд подходит, так как все вещества содержат ковалентную полярную связь, образованную по донорно-акцепторному механизму.

• Ряд 3:
  • Ацетон: нет донорно-акцепторной связи.
  • Гидрид калия: нет донорно-акцепторной связи.
  • Магний: нет донорно-акцепторной связи.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 4:
  • Пероксид натрия: нет донорно-акцепторной связи.
  • Бутан: нет донорно-акцепторной связи.
  • Циклогексан: нет донорно-акцепторной связи.

  Этот ряд не подходит.

• Ряд 5:
  • Сульфат натрия: нет донорно-акцепторной связи.
  • Ацетат калия: нет донорно-акцепторной связи.
  • Гидроксид кальция: нет донорно-акцепторной связи.

  Этот ряд не подходит.

Ответ на В: 2

Итоговые ответы:

А. ионную и ковалентную полярную связи: 5

Б. ковалентную неполярную связь: 4

В. ковалентную полярную связь, образованную по донорно-акцепторному механизму: 2