Определить вид химической связи в веществах CaF2 , O₂ , Li₃N , H2O и написать схемы образования в них связей

Цель задачи: понять виды химических связей в указанных веществах и привести понятные схемы их образования. 1) CaF2 - Вид связи: ионная. - Обоснование: кальций (Ca) — металл, образующий ионы Cа2+; фтор (F) — неметалл, склонный принимать электрон для достижения октета, образуя F−. Соединение образуется из ионного кристаллического массива Ca2+ и 2F−. - Пошаговая схема образования связи: 1) Ca теряет два валентных электрона: Ca → Ca2+ + 2 e−. 2) Каждый F принимает по одному электрону: F + e− → F−. В результате получается два F−. 3) Образуется нейтральная формула CaF2 за счет электростатического притяжения Ca2+ и двух F−: Ca2+ + 2F− → CaF2 (кристаллическая решетка). - Лейсовая схема (упрощённо): Ca2+ и два F− расположены рядом в кристалле: [Ca2+][F−][F−]. - Дополнительно: связь мостит ионной кислоты и характеризуется высоким плавким/pеленоидным температурам и т. п., но здесь достаточно понять передачу электронов и образование ионной кристаллической решетки. 2) O2 - Вид связи: ковалентная, неполярная, двойная. - Обоснование: в молекуле кислорода два одинаковых атома O, каждый имеет 6 валентных электронов. Чтобы насытить оболочки обоих атомов, образуется двойная ковалентная связь (общие две пары электронов). - Пошаговая схема образования связи: 1) Каждый O вносит в общий обмен по одному электрону, образуя пару для двойной связи: O:6 val e− + O:6 val e− → вместе образуют две общие пары электронов. 2) Образуется двойная связь O=O и вокруг каждого атома остаётся по две неподеленныe пара электронов (леновые пары). 3) Оба атома достигают октета в виде O=O с двумя парами электронов по каждому боку. - Лейсовая схема: O=O с по две lone pairs на каждом O. - Примечание: связь неполярная, так как атомы кислорода идентичны; молекула нейтральная. 3) Li3N - Вид связи: ионная. - Обоснование: литий — металл, образующий ионы Li+; азот — неметалл с большой склонностью принимать электрон и образовывать N3−. Соединение Li3N образуется за счёт переноса электронов от лития к азоту и образовании ионной кристаллической решётки. - Пошаговая схема образования связи: 1) Каждый Li теряет один электрон: Li → Li+ + e−. Так образуются три Li+. 2) Азот принимает три электрона: N + 3 e− → N3−. 3) Литиевые ионы Li+ и нитрид-ион N3− образуют кристаллическую решётку: Li3N. - Лейсовая схема/концепция: ионы Li+ и N3− образуют ионную связь в кристалле (NaCl-типовые принципы, хотя Li3N имеет свой тип кристаллитической структуры). - Дополнение: кристаллическая структура Li3N существенно удерживает связь за счёт электростатического притяжения между ионами. 4) H2O - Вид связи: ковалентная полярная. - Обоснование: кислород (O) более электроотрицателен, чем водород (H), поэтому общие пары электронов перераспределяются не полностью поровну; образуются две полярные O–H ковалентные связи. O имеет две свободные двойные пары электронов, что делает молекулу геометрически искривлённой (из-за угла ~104.5°). - Пошаговая схема образования связи: 1) Водород имеет один валентный электрон; кислород — шесть валентных электронов. 2) О и H «делят» по одному электрону на каждую O–H связи: O со своей стороны делит одну пару электронов с каждым H. 3) В результате образуются две O–H ковалентные связи: H–O–H. У O остаются две неподелённые пару электронов. 4) Разность электропроводности создаёт частичные заряды: δ− на O и δ+ на H, молекула полярна. - Лейсовая схема: H–O–H с двумя lone pairs на O. - Примечание: связи в воде чисто ковалентные, хотя и полярные из-за различий в электроотрицательности O и H; геометрия молекулы — угловая (примерно 104.5°). Итого: - CaF2 — ионная связь (Ca2+ + 2F−). - O2 — ковалентная неполярная двойная связь (O=O). - Li3N — ионная связь (Li+ и N3− в кристалле). - H2O — ковалентная полярная связь (две O–H связи; O с двумя lone pairs; молекула полярна).