Приведите мотивированные ответы на следующие вопросы с указанием в качестве примера 2–3 разных по типу и строению веществ.
1) Может ли молекула с полярными связями быть неполярной?
2) Может ли молекула простого вещества быть полярной?
3) Может ли связь между двумя разными элементами быть ковалентной неполярной?
4) Может ли связь между металлом и неметаллом быть ковалентной?
5) Может ли связь между металлами быть неметаллической?
1. Может ли молекула с полярными связями быть неполярной? Может: линейные либо высокосимметричные структуры, такие как и т. д., где дипольные моменты связей, обладая различными знаками, дают общий дипольный момент, равный нулю.
2. Может ли молекула простого вещества быть полярной? Может, оценивались:
— Озон;
— и другие молекулы простых веществ с неравномерным изотопным составом (откуда берётся дипольный момент в этом случае? Из разницы в объёме электронных оболочек). Например, дипольный момент молекулы (в дебаях): 0,0009 (20 °C). Не так уж и много, но и разница в структуре изотопов небольшая.
— Рассуждения на тему: удовлетворяют ли циклы типа и понятию «молекула простого вещества», насколько эти циклы симметричны и могут ли обладать дипольным моментом.
Дополнительно возможны (для полного балла не требуются) идеи о симметрии карбина с его изогнутыми в пространстве молекулами, дипольном моменте несимметричных фуллеренов, нанотрубок.
3. Может ли связь между двумя разными элементами быть ковалентной неполярной? Решение должно начинаться с рассуждений на тему «что такое неполярная связь». Если из этих рассуждений вытекает, что неполярная связь возникает из атомов с одинаковой электроотрицательностью (ЭО), то далее следует вывод — поскольку не существует элементов с одинаковой электроотрицательностью до n-го знака, то все такие связи обязаны хоть на долю процента быть сдвинутыми к одному из атомов, т. е. строгий ответ — «не может». Однако, если из рассуждений о полярности и из вывода об одинаковости электроотрицательности (т. е. «может») вытекали молекулы с схожей ЭО или другие — понятно, что таблицу ЭО никто в голове не держит), это тоже оценивалось. В оценке важны были рассуждения.
4. Может ли связь между металлом и неметаллом быть ковалентной? Хорошо бы в решении увидеть рассуждения о том, что такое металлы и что такое неметаллы; в какой степени сдвиг электронов к одному из атомов превращает ковалентную связь в ионную. А уже как результат рассуждений, примеры того, что подпадает под эти определения («может»): молекулярные и ковалентные гидриды; галогениды и комплексы типа:
5. Может ли связь между металлами быть неметаллической? Может с ионным типом связи: или ковалентным, например, В этом разделе мы понадеялись, что кто-то читал о необычных структурах с кратной связью металл-металл. Например (для решения задачи не требуется, но, может, кто-нибудь что-то сочинил похожее на основе базовых знаний, это оценивалось), комплексная соль хлоридов цезия и рения которая обычно изображается в виде (координационную сферу изображают квадратными скобками). Великий химик Альберт Коттон, автор трёхтомника по неорганической химии, по которому учились несколько поколений химиков, показал, что истинный её состав соответствует утроенной формуле а атомы рения расположены в вершинах треугольника и связаны между собой двойными связями: Или, например, структура соли с анионом и связью металл-металл с кратностью 4 (по данным того же Альберта Коттона):