Определите элементы, атомам которых соответствуют электронные конфигурации валентных электронов 2s22p2...

Первая электронная конфигурация (2s22p2) соответствует элементу кислороду (O), а вторая электронная конфигурация (3s23p5) соответствует элементу хлору (Cl).

Формула молекулы, образованной атомами кислорода и хлора, будет OCl2.

В молекуле OCl2 химическая связь будет ковалентной.

Электронная формула молекулы OCl2:

O: [He] 2s22p4 Cl: [Ne] 3s23p6

Схема перекрывания атомных орбиталей для образования ковалентной связи в молекуле OCl2:

 Cl (3s)           Cl (3p)
    |                 |
 O (2s)           O (2p)
    \                 /
     \               /
      \             /
       \           /
        O --- Cl
       /           \
      /             \
     /               \
 O (2p)           Cl (3p)
    |                 |
 Cl (3s)           O (2s)

Чтобы определить элементы, атомам которых соответствуют заданные электронные конфигурации валентных электронов, нужно рассмотреть сами конфигурации:

1. Конфигурация 2s²2p² соответствует атому углерода (C). Углерод находится во втором периоде и четвёртой группе таблицы Менделеева. Его полная электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p².

2. Конфигурация 3s²3p⁵ соответствует атому хлора (Cl). Хлор находится в третьем периоде и седьмой группе (или 17-й группе по современной номенклатуре) таблицы Менделеева. Его полная электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵.

Теперь, чтобы составить формулу молекулы, образованной атомами этих элементов, рассмотрим их взаимодействие. Углерод имеет четыре валентных электрона и может образовывать четыре ковалентные связи, а хлор имеет семь валентных электронов и стремится добрать один электрон для завершения внешнего энергетического уровня, образуя одну ковалентную связь.

Формула молекулы, образованной углеродом и хлором, будет CHCl₃, известная как хлороформ. Однако, в более простом случае, когда один атом углерода связывается с одним атомом хлора, формируется молекула хлорметана (CH₃Cl). Это более простой пример для объяснения.

Тип химической связи

В молекуле хлорметана CH₃Cl связи между атомами углерода и водорода (C-H) и углерода и хлора (C-Cl) являются полярными ковалентными связями. Хлор более электроотрицателен, чем углерод, поэтому связь C-Cl полярная.

Электронная формула

Для молекулы CH₃Cl электронная формула будет выглядеть следующим образом:

• Углерод (C) в центре с тремя связями с атомами водорода (H) и одной связью с атомом хлора (Cl).
• Электронная пара на хлоре обозначает его неподелённые электроны.

   H
   |
H-C-Cl
   |
   H

Схема перекрывания атомных орбиталей

Углерод в молекуле CH₃Cl использует sp³-гибридизацию, чтобы образовать четыре сигма-связи: три с атомами водорода и одну с атомом хлора. Гибридные орбитали углерода перекрываются с 1s-орбиталями водорода и 3p-орбиталью хлора.

• Каждая связь C-H образована перекрыванием sp³-орбитали углерода и 1s-орбитали водорода.
• Связь C-Cl образована перекрыванием sp³-орбитали углерода и 3p-орбитали хлора.

Таким образом, молекула CH₃Cl является примером соединения, где углерод и хлор образуют полярную ковалентную связь, а углерод использует sp³-гибридизацию для связывания.