Описание электронного строения и геометрической структуры молекулы хлорида бария

Задача 1008. 

Описать электронное строение и геометрическую структуру молекулы ВеСI₂. В каком состоянии гибридизации находится атом бериллия в молекуле ВеСI₂? Как изменится тип гибридизации при переходе ВеСI₂ в твердое состояние?
Решение:
Каждый атом хлора, входящий в состав молекулы BeCl₂, обладает одним неспаренным электроном:

Неспаренный электрон участвует в образовании ковалентной связи с атомом бериллия. Атом бериллия в основном состоянии (1s²2s²2p⁰) неспаренных электронов не имеет:

Соответственно, для участия в образовании химических связей по обычному ковалентному механизму атом бериллия должен перейти в возбуждённое состояние (1s²2s¹2p¹):

При перекрывании этих двух электронов с неспаренными электронами атомов хлора образуется две  — связи Ве — Cl. При этом должны образоваться одна s — p, а другая — p — p связи. Эти связи неравноценны, но фактические измерения показывают, что обе  — связи в молекуле BeCl₂ одинаковы и молекула имеет линейное строение. Установлено, что центральным атомом в молекуле хлорида бериллия является атом Ве (Cl — Be — Cl). Объяснить это можно тем, что s— и р-орбитали образуют две равноценные гибридные sр-орбитали, которые вытянуты в противоположных направлениях. Два гибридных sр-облака в результате взаимного отталкивания располагаются относительно ядра атома таким образом, угол между ними составляет 180⁰ (рис. 1. и рис. 2.). В результате такого расположения гибридных орбиталей молекулы BeCl₂, где Ве является центральным атомом, имеет линейную конфигурацию, т.е. ядра всех атомов располагаются на одной прямой (рис. 1. и рис. 2.).  

Рис. 1. Взаимное расположение sp-гибридных 
орбиталей  одного атома    

Рис. 2. Трёхатомная молекула BeCl₂ 

При переходе BeCl₂ в твёрдое состояние тип гибридизации изменяется. Между отдельными молекулами BeCl₂ возникают новые ковалентные связи. В итоге при конденсации BeCl₂ образуются линейные полимерные цепи. Объяснить это можно тем, что в общее число электронов в молекуле BeCl₂ недостаточно для того, чтобы целиком заполнить внешний электронный слой атома бериллия. Так в молекуле BeCl₂:

В наружном слое атома бериллия имеются две свободные р-орбитали, а у атома хлора имеются неподелённые электронные пары; поэтому атом Ве способен быть акцептором неподелённых электронных пар, а атом Cl – донором. При охлаждении газообразного хлорида бериллия между отдельными молекулами BeCl₂ возникают ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму (рис. 3.). При конденсации BeCl₂ возникает линейный полимер, в котором атомы хлора играют роль мостиков, связывающих атомы бериллия. (рис. 4.). 

Рис. 3. Ковалентные связи по донорно-акцепторному
  механизму между молекулами BeCl₂                          

Рис. 4. Схема строения линейного полимера
               (BeCl₂)n

Тетрагидроксобериллат калия и тетрафторобериллат натрия

Задача 1009. 
Написать формулы тетрагидроксобериллата калия и тетрафторобериллата натрия. Как можно получить эти соединения?
Решение:
Для бериллия характерно то, что в водных растворах щелочей он растворяется с образованием гидроксобериллата:

Be + 2KOH + H₂O ⇔ K₂[Be(OH)₄]
                                      тетрагидроксо-
                                                    бериллат калия

При взаимодействии BeF₂ c фторидами щелочных металлов образуются комплексные соединения фторобериллаты, содержащие ион [BeF₄]^2-, например:

BeF₂ + 2NaF ⇔ Na₂[BeF₄]
                                 тетрафторо-
                                          бериллат натрия

Здесь атом бериллия находится в состоянии sр-гибридизации, поэтому ион [BeF₄]^2- построен в форме тетраэдра.