Question

Энергия диссоциации в ряду молекул Cl2, Br2, I2 уменьшается (239 кДж/моль, 192 кДж/моль, 149 кДж/моль соответственно), однако энергия диссоциации молекулы фтора (151 кДж/моль) значительно меньше, чем энергия диссоциации молекулы хлора, и выпадает из общей закономерности. Объясните приведенные факты.

Answer 1

...........................................................................................

Answer 2

Для понимания приведенных фактов нужно обратить внимание на следующие аспекты:

1. Тренд в энергии диссоциации: В ряду молекул Cl2, Br2 и I2, энергия диссоциации уменьшается при увеличении атомного радиуса элементов. Это связано с тем, что при увеличении атомного радиуса, связь между атомами становится более слабой, и потребуется меньше энергии, чтобы разорвать молекулярную связь.

2. Энергия диссоциации фтора: Однако фтор (F2) является исключением из этой закономерности. Несмотря на то, что фтор находится в том же периоде таблицы элементов, что и хлор, его энергия диссоциации (151 кДж/моль) значительно меньше, чем энергия диссоциации хлора (239 кДж/моль).

Пояснение:

Факт, что энергия диссоциации молекулы фтора ниже, чем у хлора, объясняется электронной структурой и положением этих элементов в периоде. Электронная конфигурация фтора: 1s2 2s2 2p5, а у хлора: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.

Фтор имеет электронную конфигурацию 2p5, что означает, что его молекула содержит одну незанятую p-орбиталь. При диссоциации молекулы фтора образуется два радикальных атома с непарным электроном в p-орбиталях. Такие атомы с непарным электроном более реакционноспособны, и, следовательно, образующаяся связь между ними слабее, что приводит к меньшей энергии диссоциации.

С другой стороны, у хлора молекула имеет две незанятые p-орбитали, и при диссоциации образуются два хлор-радикала с непарными электронами. Однако у него больше энергия диссоциации, чем у фтора, потому что хлор-радикалы могут формировать дополнительные связи типа Cl-Cl между своими непарными электронами, что повышает общую энергию связи и усложняет процесс диссоциации.

Таким образом, исключение энергии диссоциации фтора из общей закономерности связано с особенностями его электронной структуры и возможностью образования более реакционноспособных атомов с непарными электронами при диссоциации.