Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 37.
Cząsteczka arsenowodoru AsH3 ma kształt piramidy o podstawie trójkąta równobocznego, w którego narożach znajdują się środki atomów wodoru.
Napisz wzór elektronowy cząsteczki arsenowodoru, zaznaczając kreskami wiązania chemiczne i wolne pary elektronowe. Określ typ hybrydyzacji atomu arsenu w cząsteczce tego związku chemicznego.
Wzór:
Typ hybrydyzacji:
Rozwiązanie
Wzór elektronowy:
Typ hybrydyzacji: sp3.
Wskazówki
Podstawą rozwiązania zadania jest umiejętność korzystania z układu okresowego pierwiastków chemicznych, a także zrozumienie, jak powstają wiązania chemiczne, oraz umiejętność konstruowania wzorów elektronowych. Arsen należy do grupy azotowców (15. grupy układu okresowego pierwiastków), z czego wynika, że rozmieszczenie elektronów walencyjnych w jego atomie jest analogiczne do rozmieszczenia elektronów walencyjnych w atomie azotu: 2 z nich obsadzają podpowłokę s, a 3 – podpowłokę p ostatniej powłoki (razem jest ich 5). W tworzeniu wiązań kowalencyjnych z 3 atomami wodoru uczestniczą 3 elektrony walencyjne atomu arsenu, a pozostałe 2 stanowią wolną parę elektronową. Na tej podstawie możemy skonstruować wzór elektronowy cząsteczki arsenowodoru, co jest wymagane w pierwszej części plecenia. Do sformułowania odpowiedzi do drugiej części polecenia wykorzystujemy informację o tym, że cząsteczka arsenowodoru ma kształt piramidy o podstawie trójkąta równobocznego, w którego narożach znajdują się środki atomów wodoru. Wynika z niej, że cząsteczka ta nie jest płaska, co oznacza, że elektrony walencyjne tworzącego ją atomu arsenu (atomu centralnego) rozmieszczone były na czterech równocennych orbitalach: 3 z nich w wyniku oddziaływania z orbitalami atomowymi 3 atomów wodoru utworzyły wiązania kowalencyjne, pozostały – 4. – został obsadzony przez wolną parę elektronową. Istnienie 4 równocennych orbitali tłumaczy się hybrydyzacją typu sp3, czyli taką, w której „zmieszaniu ulega” 1 orbital s i 3 orbitale p danej powłoki (trzeba pamiętać, że hybrydyzacja nie jest zjawiskiem fizycznym, lecz zabiegiem teoretycznym). Widzimy więc, że budowa cząsteczki arsenowodoru jest analogiczna do budowy cząsteczki amoniaku.
