Cząsteczki mają kształty 3D! Razem nauczymy się je przewidywać — to jak układanie klocków.
📐 Dział 4
Geometria Cząsteczek
VSEPR, hybrydyzacja, kształty, kąty wiązań
CKE: III. Wiazania chemiczne (hybrydyzacja, VSEPR)pojawia się w każdym roczniku (2023–2025)
Dlaczego ten dział sprawia trudność?
Geometria cząsteczek wymaga wyobraźni przestrzennej. Uczniowie mylą liczbę par elektronowych z liczbą atomów, zapominają o wolnych parach i błędnie przewidują kąty.
Jak to rozwiążemy: Pokażemy każdy kształt na modelu 3D i nauczymy liczyć pary elektronowe metodą VSEPR krok po kroku — wolne pary też się liczą i wpływają na kąt.
1. Teoria VSEPR
Policz wiązania σ i wolne pary (LP). Ich suma od razu daje hybrydyzację i kształt cząsteczki
VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) — pary elektronowe odpychają się i zajmują pozycje minimalizujące to odpychanie. Wolne pary odpychają silniej niż wiążące.
💡 Kolejność odpychania
Wolna-wolna > wolna-wiążąca > wiążąca-wiążąca
Liczenie domen elektronowych z pełnego wzoru Lewisa
Aby poprawnie zastosować VSEPR, zawsze zacznij od pełnego wzoru Lewisa atomu centralnego — dopiero on pokazuje wszystkie domeny elektronowe (wiązania σ, w tym wiązania wielokrotne liczone jako JEDNA domena, oraz wolne pary).
Krok
Co robimy
1
Narysuj pełny wzór Lewisa (policz e⁻ walencyjne, rozmieść wiązania i wolne pary tak, by każdy atom miał oktet/dublet)
2
Zlicz domeny elektronowe wokół atomu centralnego: każde wiązanie pojedyncze, podwójne lub potrójne = 1 domena; każda wolna para = 1 domena
3
Suma domen → geometria elektronowa (patrz tabela niżej)
4
Usuń "widoczność" wolnych par (one zajmują miejsce, ale nie są punktem) → geometria cząsteczki
⚠️ Wiązanie podwójne/potrójne = wciąż JEDNA domena!
W CO₂ atom C ma 2 wiązania podwójne (C=O), czyli 2 domeny elektronowe (nie 4!) → geometria liniowa. Licz GRUPY elektronów wokół atomu, nie liczbę pojedynczych par w wiązaniu.
Geometria elektronowa a geometria cząsteczki
Geometria elektronowa (elektronowa struktura przestrzenna) uwzględnia WSZYSTKIE domeny (wiązania + wolne pary). Geometria cząsteczki (kształt) opisuje tylko rozmieszczenie ATOMÓW — wolne pary są "niewidoczne", choć wpływają na kąty.
Domeny
Wolne pary
Geometria elektronowa
Geometria cząsteczki
Przykład
4
0
tetraedryczna
tetraedryczna
CH₄
4
1
tetraedryczna
piramida trygonalna
NH₃
4
2
tetraedryczna
kątowa (V)
H₂O
3
0
trygonalna płaska
trygonalna płaska
BF₃
3
1
trygonalna płaska
kątowa (~119°)
SO₂
💡 Zapamiętaj różnicę
Dla NH₃ geometria ELEKTRONOWA to tetraedr (bo są 4 domeny), ale geometria CZĄSTECZKI (kształt, jaki "widzimy" patrząc na atomy) to piramida trygonalna, bo jedna z 4 domen to niewidoczna wolna para. To rozróżnienie jest bardzo często pytane na maturze wprost.
Geometria jonów — przykłady krok po kroku
Dla jonów procedura jest identyczna, ale liczbę elektronów walencyjnych trzeba skorygować o ładunek jonu (odjąć dla kationu, dodać dla anionu) przed rysowaniem wzoru Lewisa.
Jon
Atom centralny
Domeny
Geometria
Uwaga
NH₄⁺
N
4 wiązania, 0 WP
tetraedryczna
N "pożycza" H⁺ swoją wolną parę — traci ją, zostają 4 wiązania
H₃O⁺
O
3 wiązania, 1 WP
piramida trygonalna
Analogicznie do NH₃ — jedna wolna para zostaje mimo dodatniego ładunku
NO₃⁻
N
3 domeny (w tym 1 podwójna), 0 WP
trygonalna płaska
Struktury rezonansowe — patrz niżej
SO₄²⁻
S
4 domeny, 0 WP
tetraedryczna
Wszystkie 4 wiązania S–O równocenne dzięki rezonansowi
Struktury rezonansowe a równocenność wiązań
Pełne omówienie rezonansu znajdziesz w Dziale 3 — Wiązania i Kryształy. Tu ważny jest wniosek geometryczny: gdy cząsteczka/jon ma kilka równoważnych struktur rezonansowych (np. NO₃⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻), rzeczywista geometria jest w pełni symetryczna — wszystkie wiązania danego typu mają identyczną długość i kąt, mimo że pojedynczy wzór Lewisa sugerowałby różnicę między wiązaniem pojedynczym a podwójnym. Liczba domen do VSEPR liczy się z DOWOLNEJ z równoważnych struktur — wynik geometryczny jest zawsze taki sam.
2. Kompletna tabela kształtów — wszystkie maturalne
Cząsteczka
Pary wiąż.
Wolne pary
Kształt
Kąt
Hybryd.
BeCl2, CO2, HCN
2
0
liniowy
180°
sp
BF3, SO3, NO3-, CO32-
3
0
trójkąt płaski
120°
sp2
SO2, O3, NO2-
2
1
kątowy (~120°)
~119°
sp2
CH4, CCl4, NH4+, SO42-
4
0
czworościan
109,5°
sp3
NH3, PCl3, H3O+
3
1
piramida trójkątna
107°
sp3
H2O, H2S, SCl2
2
2
kątowy (~109°)
104,5°
sp3
PCl5, AsF5
5
0
bipiramida trójkątna
90°/120°
sp3d
SF4, IF4+
4
1
"huśtawka" (see-saw)
87°/173°
sp3d
ClF3, BrF3
3
2
kształt T
87°
sp3d
XeF2, I3-
2
3
liniowy
180°
sp3d
SF6, [Fe(CN)6]3-
6
0
oktaedryczny
90°
sp3d2
IF5, BrF5
5
1
piramida kwadratowa
90°
sp3d2
XeF4, [PtCl4]2-
4
2
kwadratowo-płaski
90°
sp3d2
💡 Reguła wolnych par
Bipiramida: wolne pary w pozycjach równikowych (120° — mniejsze odpychanie)
Oktaedr: wolne pary naprzeciwko siebie (osiowo) — minimalizacja odpychania
XeF2: 3 wolne pary równikowo + 2F osiowo = liniowy
XeF4: 2 wolne pary osiowo + 4F równikowo = kwadratowo-płaski
Rysunki kształtów cząsteczek
3. Hybrydyzacja orbitali
Liczba orb. hybr. = pary wiążące + wolne pary atomu centralnego 2→sp, 3→sp2, 4→sp3
📌 Krok po kroku
1. Policz e- walencyjne atomu centralnego 2. Odejmij e- tworzące wiązania (2 na każde) 3. Reszta ÷ 2 = wolne pary 4. Suma par → hybrydyzacja → kształt (bez wolnych par)
Przykład NH3: N ma 5e-, 3 wiązania N-H = 3 pary wiążące. Wolne: (5-3)÷2=1. Suma=4 → sp3 → piramida trygonalna
Ustalanie hybrydyzacji konkretnego atomu w związku organicznym
W dłuższych cząsteczkach organicznych każdy atom węgla ustala się osobno — hybrydyzacja zależy wyłącznie od liczby domen elektronowych WOKÓŁ TEGO KONKRETNEGO atomu, niezależnie od reszty cząsteczki.
Typ wiązań przy C
Domeny
Hybrydyzacja
Geometria wokół C
4 wiązania pojedyncze
4
sp³
tetraedryczna, 109,5°
1 wiązanie podwójne + 2 pojedyncze
3
sp²
trygonalna płaska, 120°
1 wiązanie potrójne + 1 pojedyncze, lub 2 podwójne
2
sp
liniowa, 180°
📌 Przykład — kwas akrylowy CH₂=CH–COOH
Ta cząsteczka ma trzy atomy węgla o różnej hybrydyzacji: • C1 (=CH₂, koniec winylowy): 1 wiązanie podwójne (do C2) + 2 pojedyncze (do H) = 3 domeny → sp² • C2 (=CH–): 1 wiązanie podwójne (do C1) + 2 pojedyncze (do C3 i H) = 3 domeny → sp² • C3 (grupa –COOH): 1 wiązanie podwójne (do O) + 2 pojedyncze (do C2 i OH) = 3 domeny → sp²
Mimo że wszystkie trzy akurat wyszły sp² w tym przykładzie, procedura ZAWSZE wymaga analizy każdego atomu C osobno — w innej cząsteczce (np. kwasie mlekowym CH₃–CHOH–COOH) atom C metylowy (CH₃, same wiązania pojedyncze) byłby sp³, a atom C grupy –COOH nadal sp².
⚠️ Nie uogólniaj hybrydyzacji na całą cząsteczkę
Pytanie "jaka jest hybrydyzacja atomu węgla oznaczonego numerem 2" wymaga analizy TYLKO otoczenia tego atomu. Sąsiedni atom C może mieć zupełnie inną hybrydyzację — to bardzo częsty błąd uczniów, którzy przenoszą hybrydyzację z jednego atomu na cały łańcuch.
4. Wpływ wolnych par na kąty
Cząsteczka
Wolne pary
Kąt XHnX
Zmiana vs 109,5°
CH4
0
109,5°
0°
NH3
1
107°
−2,5°
H2O
2
104,5°
−5°
5. Polarność cząsteczek a kształt
Cząsteczka jest polarna gdy: (1) ma polarne wiązania ORAZ (2) niesymetryczny kształt (momenty nie znoszą się).
Cząsteczka
Kształt
Polarna?
Dlaczego?
CO2
liniowy
NIE
Symetryczna, momenty znoszą się
H2O
kątowy
TAK
Niesymetryczna, wypadkowy moment
BF3
trójkąt
NIE
Symetryczna, momenty znoszą się
NH3
piramida
TAK
Niesymetryczna, wolna para N
CCl4
czworościan
NIE
Symetryczna
CHCl3
czworościan
TAK
Niesymetryczna (H ≠ Cl)
Polarność jako suma wektorów momentów dipolowych
Każde spolaryzowane wiązanie ma swój wektorowy moment dipolowy (strzałka od ładunku + do −, o długości proporcjonalnej do Δχ). Aby ustalić polarność całej cząsteczki, trzeba zsumować wektorowo (nie liczbowo!) wszystkie momenty wiązań — kierunek i geometria mają znaczenie, nie tylko obecność polarnych wiązań.
Krok
Co robimy
1
Ustal kształt cząsteczki (VSEPR)
2
Narysuj wektor momentu dipolowego dla każdego spolaryzowanego wiązania (w stronę atomu bardziej elektroujemnego)
3
Dodaj wektory geometrycznie — jeśli są symetrycznie rozmieszczone (np. 3 identyczne wektory pod kątem 120°), znoszą się do zera
4
Jeśli wypadkowy wektor ≠ 0 → cząsteczka polarna; jeśli = 0 → niepolarna (mimo polarnych wiązań!)
📌 Mniej oczywisty przykład — SF₄ ("huśtawka")
SF₄ ma 4 wiązania S–F (silnie polarne, Δχ duże) i 1 wolną parę na S. Kształt "huśtawki" jest niesymetryczny — wolna para zajmuje pozycję równikową, przez co wektory momentów dipolowych wiązań S–F NIE znoszą się całkowicie. Wynik: SF₄ jest cząsteczką polarną, mimo że zawiera aż 4 identyczne wiązania — o polarności decyduje geometria, nie sama liczba/rodzaj wiązań.
⚠️ Obecność polarnych wiązań NIE wystarcza
CCl₄ ma aż 4 silnie polarne wiązania C–Cl, a mimo to cała cząsteczka jest NIEPOLARNA — bo tetraedryczna symetria powoduje, że wektory dokładnie się znoszą. Zawsze sprawdzaj oba warunki: (1) polarne wiązania ORAZ (2) brak symetrii znoszącej wektory.
🎯 Tipy maturalne — Geometria
📐
Tip 1 — Wolne pary zmniejszają kąty
Każda wolna para zmniejsza kąty o ~2,5°. Czworościan: 109,5°. NH3(1 wp): 107°. H2O(2 wp): 104,5°.
Każdy temat ma osobną rubrykę z zadaniami i własnym paskiem postępu. Rozwiąż zadanie samodzielnie, potem kliknij „Pokaż rozwiązanie".
📘Temat 1 — Wyznaczanie kształtu VSEPR
Postęp tematu: 0/00%
📐 Kształt cząsteczki i geometria (VSEPR)(14 zad.)
📘 Zadanie 1 — Wyznacz kształt✓ zrobione
Treść: Wyznacz kształt metodą σ+LP: a) BF₃, b) CH₄, c) H₂O.
✏️ Każdy podpunkt = osobny punkt:
a)
b)
c)
ROZWIĄZANIE
a
BF₃: 3σ + 0LP = 3 →sp², trójkąt płaski 120°
b
CH₄: 4σ + 0LP = 4 →sp³, czworościan 109,5°
c
PCl₅: 5σ + 0LP = 5 →sp³, kątowy 104,5°
✅ Odpowiedź:
a) sp² trójkąt 120° b) sp³ czworościan 109,5° c) sp³ kątowy 104,5°
📘 Zadanie — Domeny elektronowe z wzoru Lewisa
Treść: Narysuj wzór Lewisa jonu SO₄²⁻, policz domeny elektronowe wokół atomu centralnego S i określ geometrię elektronową oraz geometrię jonu.
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: S ma 6 e⁻ wal., ładunek jonu −2 → 8 e⁻ do rozdysponowania na wiązania z 4 atomami O K2: 4 wiązania S–O (dzięki rezonansowi równocenne), 0 wolnych par na S → 4 domeny K3: 4 domeny, 0 WP → geometria elektronowa i geometria jonu są takie same ✅ Geometria elektronowa = geometria jonu = tetraedryczna, kąt 109,5°
📘 Zadanie — Geometria elektronowa vs geometria cząsteczki
Treść: Dla jonu H₃O⁺ podaj: a) liczbę domen elektronowych wokół O, b) geometrię elektronową, c) geometrię jonu (kształt). Wyjaśnij, dlaczego te dwie geometrie się różnią.
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: O ma 6 e⁻ wal., jon ma ładunek +1 (jeden elektron "brakuje") → 3 wiązania O–H + 1 wolna para = 4 domeny K2: Geometria elektronowa (4 domeny) = tetraedryczna K3: Geometria jonu (bez wolnej pary) = piramida trygonalna ✅ Różnią się, bo wolna para "zajmuje miejsce" w przestrzeni (liczy się do geometrii elektronowej), ale nie jest atomem, więc nie liczy się do kształtu widocznego (geometrii cząsteczki/jonu)
📗Temat 2 — Hybrydyzacja i kąty
Postęp tematu: 0/00%
🎓 Zadanie kompleksowe✓ zrobione
Treść: Dla CH₄: a) liczba par elektronowych, b) hybrydyzacja, c) kształt, d) polarność.
✏️ Każdy podpunkt = osobny punkt:
a)
b)
c)
d)
ROZWIĄZANIE
a
S tworzy 6 wiązań σ + 0 LP = 6 par
b
6 par →sp³
c
oktaedryczny, kąt 90°
d
Symetryczny oktaedr → dipole znoszą się →niepolarna
✅ Odpowiedź:
a) 4 pary b) sp³ c) tetraedryczny 109,5° d) niepolarna
🧪 Zadania — poziom rozszerzony(17 zad. — sprawdź się przed egzaminem)
📘 Zadanie 1 — VSEPR — typy AXE✓ zrobione
Treść: Dla cząsteczek określ notację VSEPR (AXₙEₘ) i kształt: a) PCl₅, b) XeF₄, c) ClF₃.
📋 Dane:
PCl₅
P centralny, 5 wiązań
XeF₄
Xe, 4 wiązania, 2 wolne pary
ClF₃
Cl, 3 wiązania, 2 wolne pary
kształt PCl₅
kształt XeF₄
kształt ClF₃
ROZWIĄZANIE K1: PCl₅: AX₅ → bipiramida trygonalna K2: XeF₄: AX₄E₂ → kwadratowa płaska (wolne pary w osi) K3: ClF₃: AX₃E₂ → kształt litery T ✅ bipiramida trygonalna, kwadratowa płaska, T
📘 Zadanie 2 — Izomeria geometryczna✓ zrobione
Treść: Wyjaśnij, dlaczego but-2-en (CH₃-CH=CH-CH₃) wykazuje izomerię cis-trans, a but-1-en (CH₂=CH-CH₂-CH₃) nie.
📋 Dane:
but-2-en
CH₃-CH=CH-CH₃
but-1-en
CH₂=CH-CH₂-CH₃
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: Izomeria cis-trans wymaga 2 różnych podstawników przy KAŻDYM atomie C wiązania podwójnego K2: But-2-en: każdy C ma H i CH₃ (różne) → możliwa izomeria cis/trans K3: But-1-en: jeden C ma dwa H (identyczne) → brak izomerii K4: Brak rotacji wokół C=C utrwala konfigurację ✅ But-2-en ma 2 różne podstawniki przy każdym C=C, but-1-en nie
📘 Zadanie 3 — Liczba przestrzenna✓ zrobione
Treść: Oblicz liczbę przestrzenną (liczbę obszarów elektronowych) atomu centralnego w: a) BeH₂, b) BF₃, c) NH₃ i podaj geometrię elektronową.
📘 Zadanie 4 — Analiza cząsteczek NH₃ i H₂O✓ zrobione
Treść: Dla cząsteczek NH₃ i H₂O uzupełnij: typ hybrydyzacji atomu centralnego, liczbę wolnych par elektronowych na atomie centralnym oraz kształt cząsteczki.
NH₃ — hybrydyzacja
NH₃ — wolne pary
NH₃ — kształt
H₂O — hybrydyzacja
H₂O — wolne pary
H₂O — kształt
ROZWIĄZANIE K1: NH₃ — atom N: 3 wiązania + 1 wolna para → sp³, kształt piramidy trygonalnej K2: H₂O — atom O: 2 wiązania + 2 wolne pary → sp³, kształt kątowy K3: wolne pary 'spychają' wiązania, stąd kąty < 109,5° (NH₃ ~107°, H₂O ~104,5°) ✅ NH₃: sp³, 1 wolna para, piramida; H₂O: sp³, 2 wolne pary, kątowa
🧪 Zadanie 5 — Kształt cząsteczki (VSEPR)✓ zrobione
Treść: Korzystając z teorii VSEPR, podaj kształt cząsteczek: a) CH₄, b) NH₃, c) H₂O.
a) CH₄
b) NH₃
c) H₂O
ROZWIĄZANIE K1: CH₄ — 4 wiązania, brak wolnych par → tetraedryczna K2: NH₃ — 3 wiązania + 1 wolna para → piramida trygonalna K3: H₂O — 2 wiązania + 2 wolne pary → kątowa ✅ a) tetraedryczna b) piramida trygonalna c) kątowa
🧪 Zadanie 7 — Cząsteczki płaskie✓ zrobione
Treść: Rozstrzygnij (tak/nie), czy wszystkie atomy leżą w jednej płaszczyźnie: a) BF₃, b) CH₄, c) C₂H₄, d) NH₃.
a) BF₃
b) CH₄
c) C₂H₄
d) NH₃
ROZWIĄZANIE K1: BF₃ (sp², trygonalna płaska) → płaska K2: CH₄ (tetraedr) → przestrzenna, NIE płaska K3: C₂H₄ (sp², wszystkie atomy w płaszczyźnie) → płaska K4: NH₃ (piramida) → NIE płaska ✅ a) tak b) nie c) tak d) nie
🧪 Zadanie 8 — Cząsteczka PCl₃✓ zrobione
Treść: Podaj typ hybrydyzacji atomu fosforu oraz kształt cząsteczki trichlorku fosforu PCl₃.
hybrydyzacja
kształt
ROZWIĄZANIE K1: atom P: 3 wiązania P–Cl + 1 wolna para → 4 obszary elektronowe → sp³ K2: obecność wolnej pary → kształt piramidy trygonalnej (podobnie jak NH₃) ✅ hybrydyzacja sp³; kształt: piramida trygonalna
🧪 Zadanie 9 — Cząsteczka SF₆✓ zrobione
Treść: Podaj kształt cząsteczki sześciofluorku siarki SF₆ oraz liczbę wiązań σ wokół atomu siarki.
kształt
liczba wiązań σ
ROZWIĄZANIE K1: 6 wiązań S–F, brak wolnych par na S → 6 obszarów elektronowych K2: kształt oktaedryczny (kąty 90°), 6 wiązań σ ✅ oktaedryczna; 6 wiązań σ
🧪 Zadanie 10 — Cząsteczki tetraedryczne✓ zrobione
Treść: Rozstrzygnij (tak/nie), które mają kształt tetraedryczny: a) CH₄, b) NH₄⁺, c) CF₄, d) H₂O.
a) CH₄
b) NH₄⁺
c) CF₄
d) H₂O
ROZWIĄZANIE K1: CH₄, NH₄⁺, CF₄ — 4 wiązania, brak wolnych par → tetraedryczne K2: H₂O — 2 wiązania + 2 wolne pary → kątowa (NIE tetraedryczna) ✅ a) tak b) tak c) tak d) nie
🧪 Zadanie 11 — Cząsteczka fosgenu COCl₂✓ zrobione
Treść: Podaj typ hybrydyzacji atomu węgla w cząsteczce fosgenu COCl₂, kształt cząsteczki oraz liczbę wiązań π.
hybrydyzacja C
kształt
liczba wiązań π
ROZWIĄZANIE K1: atom C tworzy 3 wiązania σ (C–O, 2× C–Cl) i 1 wiązanie π (w C=O) → hybrydyzacja sp² K2: 3 obszary elektronowe, brak wolnych par na C → cząsteczka trygonalna płaska K3: jedno wiązanie podwójne C=O → 1 wiązanie π ✅ sp²; trygonalna płaska; 1 wiązanie π
🧪 Zadanie 12 — Cząsteczka S₂Cl₂✓ zrobione
Treść: W cząsteczce S₂Cl₂ (Cl–S–S–Cl) oba atomy siarki są równocenne. Podaj hybrydyzację atomów siarki i rozstrzygnij, czy cząsteczka jest liniowa.
hybrydyzacja S
czy liniowa
ROZWIĄZANIE K1: każdy atom S tworzy 2 wiązania (S–S, S–Cl) i ma 2 wolne pary → 4 obszary → sp³ K2: obecność wolnych par 'zagina' cząsteczkę → NIE jest liniowa (atomy nie leżą na jednej prostej) ✅ hybrydyzacja sp³; cząsteczka nie jest liniowa
🧪 Zadanie 13 — Cząsteczka SF₂✓ zrobione
Treść: Podaj hybrydyzację atomu siarki w cząsteczce SF₂ oraz kształt tej cząsteczki.
hybrydyzacja
kształt
ROZWIĄZANIE K1: atom S: 2 wiązania S–F + 2 wolne pary → 4 obszary elektronowe → sp³ K2: 2 wolne pary → kształt kątowy (podobnie jak H₂O) ✅ sp³; kształt kątowy
🔬 Hybrydyzacja(5 zad.)
📘 Zadanie 5 — Hybrydyzacja w jonach✓ zrobione
Treść: Określ hybrydyzację atomu centralnego w jonach: a) NH₄⁺, b) NO₃⁻, c) SO₄²⁻.
📋 Dane:
NH₄⁺
4 wiązania
NO₃⁻
3 obszary
SO₄²⁻
4 wiązania
hybrydyzacja NH₄⁺
hybrydyzacja NO₃⁻
hybrydyzacja SO₄²⁻
ROZWIĄZANIE K1: NH₄⁺: 4 pary wiążące → sp³ K2: NO₃⁻: 3 obszary elektronowe → sp² K3: SO₄²⁻: 4 pary wiążące → sp³ ✅ sp³, sp², sp³
📘 Zadanie 6 — Hybrydyzacja w cząsteczce organicznej✓ zrobione
Treść: W cząsteczce o wzorze CH₃–C≡C–CHO określ liczbę atomów węgla w hybrydyzacji sp, sp² i sp³.
liczba C sp
liczba C sp²
liczba C sp³
ROZWIĄZANIE K1: CH₃– → 1 atom C sp³ (wiązania pojedyncze) K2: –C≡C– → 2 atomy C sp (wiązanie potrójne) K3: –CHO → 1 atom C sp² (wiązanie podwójne C=O) ✅ sp: 2, sp²: 1, sp³: 1
🧪 Zadanie 1 — Hybrydyzacja a kształt cząsteczki✓ zrobione
Treść: Przyporządkuj typowi hybrydyzacji atomu centralnego kształt cząsteczki (bez wolnych par): sp, sp², sp³.
Treść: Określ typ hybrydyzacji atomów węgla w cząsteczkach: a) CH₄, b) C₂H₄ (eten), c) C₂H₂ (etyn).
a) CH₄
b) C₂H₄
c) C₂H₂
ROZWIĄZANIE K1: CH₄ — tylko wiązania pojedyncze → sp³ K2: C₂H₄ — jedno wiązanie podwójne C=C → sp² K3: C₂H₂ — wiązanie potrójne C≡C → sp ✅ a) sp³ b) sp² c) sp
🧪 Zadanie 14 — Hybrydyzacja w odmianach GeO₂✓ zrobione
Treść: Tlenek germanu(IV) GeO₂ występuje m.in. w odmianie o liczbie koordynacyjnej germanu równej 4 (analogicznej do kwarcu SiO₂). Podaj hybrydyzację atomu germanu w tej odmianie.
hybrydyzacja Ge
ROZWIĄZANIE K1: liczba koordynacyjna 4 → atom Ge otoczony 4 atomami tlenu (tetraedrycznie) K2: 4 obszary elektronowe → hybrydyzacja sp³ (jak Si w SiO₂) ✅ sp³
🧠 Quiz
Pytanie 10/0
📏 Kąty wiązań i wolne pary(4 zad.)
Treść: Dlaczego kąt w H₂O (104,5°) jest mniejszy niż w CH₄ (109,5°), skoro oba to sp³?
ROZWIĄZANIE
K1
Oba mają 4 pary elektronowe → hybrydyzacja sp³
K2
CH₄: 4 pary wiążące (BP), brak wolnych par → idealny kąt 109,5°
K3
H₂O: 2 BP + 2 LP. Wolne pary odpychają mocniej niż wiążące
K4
2 LP "ściskają" wiązania O-H → kąt maleje do 104,5°
✅ Odpowiedź:
Wolne pary w H₂O odpychają silniej niż pary wiążące i ściskają kąt z 109,5° do 104,5°
📗 Zadanie — Hybrydyzacja różnych atomów C w jednej cząsteczce
Treść: Dla cząsteczki kwasu mlekowego CH₃–CH(OH)–COOH określ hybrydyzację każdego z trzech atomów węgla (numerowanych od grupy CH₃).
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: C1 (CH₃) — 4 wiązania pojedyncze (3×H, 1×C) = 4 domeny → sp³ K2: C2 (CH-OH) — 4 wiązania pojedyncze (H, OH, C1, C3) = 4 domeny → sp³ K3: C3 (COOH) — wiązanie podwójne C=O + 2 pojedyncze (do C2 i OH) = 3 domeny → sp² ✅ C1: sp³, C2: sp³, C3: sp² — hybrydyzację ustala się ZAWSZE osobno dla każdego atomu
📙Temat 3 — Polarność cząsteczek
Postęp tematu: 0/00%
📘 Zadanie 1 — Kąty wiązań — porównanie✓ zrobione
Treść: Uszereguj cząsteczki według malejącego kąta wiązania: CH₄, NH₃, H₂O. Uzasadnij wpływem wolnych par.
Treść: Porównaj kąt między wiązaniami w kationie nitroniowym NO₂⁺ i anionie azotanowym(III) NO₂⁻. W którym kąt wynosi 180°, a w którym jest mniejszy? Uzasadnij, odwołując się do par elektronowych atomu azotu.
NO₂⁺ — kąt
NO₂⁻ — kąt
ROZWIĄZANIE K1: w NO₂⁺ atom N nie ma wolnej pary — 2 obszary elektronowe (sp) → kąt 180° (liniowy) K2: w NO₂⁻ atom N ma 1 wolną parę — 3 obszary (sp²) → kąt mniejszy niż 180° (cząsteczka kątowa) K3: wolna para odpycha wiązania, zmniejszając kąt ✅ NO₂⁺: 180° (brak wolnej pary); NO₂⁻: < 180° (wolna para na N)
🧪 Zadanie 6 — Kąt między wiązaniami✓ zrobione
Treść: Podaj przybliżony kąt między wiązaniami w cząsteczkach: a) CO₂, b) BF₃, c) CH₄.
a) CO₂
b) BF₃
c) CH₄
ROZWIĄZANIE K1: CO₂ — liniowa (sp) → 180° K2: BF₃ — trygonalna płaska (sp²) → 120° K3: CH₄ — tetraedryczna (sp³) → ~109,5° ✅ a) 180° b) 120° c) ~109°
🧲 Polarność cząsteczek(4 zad.)
Treść: Które są polarne: BF₃, NH₃, CCl₄, CHCl₃?
ROZWIĄZANIE
K1
BF₃: trójkąt płaski symetryczny → niepolarna
K2
NH₃: piramida (1 LP) niesymetryczna →polarna
K3
CCl₄: czworościan symetryczny → niepolarna
K4
CHCl₃: czworościan ale różne podstawniki →polarna
✅ Odpowiedź:
Polarne: NH₃ i CHCl₃ (niesymetryczne). Niepolarne: BF₃, CCl₄ (symetryczne)
📙 Zadanie — Polarność mniej oczywistej cząsteczki (ClF₃)
Treść: ClF₃ ma kształt litery T (AX₃E₂). Rozstrzygnij, czy ta cząsteczka jest polarna, uzasadniając odpowiedź analizą sumy wektorów momentów dipolowych.
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: Wiązania Cl–F są silnie polarne (Δχ duże) — warunek 1 spełniony K2: Kształt litery T jest wybitnie NIESYMETRYCZNY (2 wolne pary w pozycjach równikowych bipiramidy) — wektory 3 wiązań Cl–F nie mają jak się znieść K3: Brak elementu symetrii, który zerowałby sumę wektorową ✅ ClF₃ jest cząsteczką polarną — asymetryczny kształt T uniemożliwia zniesienie się momentów dipolowych
🎓Zadanie podsumowujące — cały Dział 4
Postęp tematu: 0/00%
📘 Zadanie 1 — Polarność cząsteczki✓ zrobione
Treść: Które z cząsteczek są polarne: CCl₄, CHCl₃, CO₂, SO₂? Uzasadnij geometrią.
📋 Dane:
CCl₄
tetraedr symetryczny
CHCl₃
tetraedr niesymetryczny
CO₂
liniowa
SO₂
kątowa
polarne cząsteczki
ROZWIĄZANIE K1: CCl₄: symetryczny tetraedr → momenty się znoszą → niepolarna K2: CHCl₃: brak symetrii (H≠Cl) → moment ≠0 → polarna K3: CO₂: liniowa → znoszą się → niepolarna K4: SO₂: kątowa → moment ≠0 → polarna ✅ Polarne: CHCl₃ i SO₂
📘 Zadanie 2 — Moment wypadkowy✓ zrobione
Treść: Cząsteczka NF₃ ma niewielki moment dipolowy, a BF₃ ma moment zerowy, mimo podobnego wzoru. Wyjaśnij różnicę.
📋 Dane:
NF₃
piramida, N ma wolną parę
BF₃
płaska, B bez wolnej pary
moment NF₃
moment BF₃
ROZWIĄZANIE K1: BF₃ jest płaska trygonalna (sp²) — momenty wiązań znoszą się → moment 0 K2: NF₃ jest piramidą (sp³, wolna para na N) — asymetryczna K3: W NF₃ momenty nie znoszą się + wkład wolnej pary → moment ≠0 ✅ BF₃ płaska (moment 0), NF₃ piramidalna (moment ≠0)
📘 Zadanie 3 — Wpływ geometrii na rozpuszczalność✓ zrobione
Treść: Wyjaśnij, dlaczego tetrachlorometan CCl₄ nie rozpuszcza się w wodzie, a chloroform CHCl₃ rozpuszcza się słabo.
📋 Dane:
CCl₄
niepolarny
CHCl₃
słabo polarny
woda
polarna
Zaznacz po sformułowaniu odpowiedzi
ROZWIĄZANIE K1: Woda jest polarna — rozpuszcza substancje polarne („podobne w podobnym") K2: CCl₄ niepolarny → brak oddziaływań z wodą → nierozpuszczalny K3: CHCl₃ ma mały moment dipolowy → słabe oddziaływania z wodą → słabo rozpuszczalny ✅ CCl₄ niepolarny (nierozpuszczalny), CHCl₃ słabo polarny (słabo rozpuszczalny)
🔗 Wiązania σ i π(4 zad.)
📘 Zadanie 4 — Delokalizacja w benzenie✓ zrobione
Treść: W benzenie C₆H₆ wszystkie wiązania C-C mają jednakową długość 139 pm (między pojedynczym 154 pm a podwójnym 134 pm). Wyjaśnij i podaj hybrydyzację atomów węgla.
📋 Dane:
benzen
C₆H₆, pierścień
długość C-C
139 pm
hybrydyzacja C
Zaznacz po wyjaśnieniu delokalizacji
ROZWIĄZANIE K1: Każdy C w benzenie jest sp² (3 wiązania σ) K2: Pozostały orbital p tworzy zdelokalizowany układ π nad całym pierścieniem K3: Elektrony π są równomiernie rozłożone → wszystkie wiązania jednakowe K4: Długość 139 pm to wartość pośrednia (rząd wiązania ~1,5) ✅ sp², zdelokalizowane elektrony π wyrównują długości wiązań
📘 Zadanie 5 — Stabilność cząsteczki Be₂✓ zrobione
Treść: Korzystając z teorii orbitali molekularnych, rozstrzygnij, czy cząsteczka Be₂ jest trwała energetycznie. Podaj rząd (rzędowość) wiązania.
rząd wiązania
czy trwała
ROZWIĄZANIE K1: Be (1s²2s²) — elektrony walencyjne zapełniają orbitale wiążący σ(2s) i antywiążący σ*(2s) K2: rząd wiązania = (liczba e⁻ wiążących − antywiążących)/2 = (2−2)/2 = 0 K3: rząd wiązania 0 → brak wiązania → cząsteczka Be₂ jest nietrwała ✅ rząd wiązania = 0 → Be₂ jest nietrwała energetycznie
🧪
Zadania
ćwiczenia — utrwal podstawy
🧪 Zadanie 3 — Wiązania σ i π w etynie✓ zrobione
Treść: Podaj liczbę wiązań σ (sigma) i π (pi) w cząsteczce etynu C₂H₂ (H–C≡C–H).
📘 Zadanie 7 — Stopień utlenienia i hybrydyzacja atomu C✓ zrobione
Treść: W cząsteczce alkoholu allilowego CH₂=CH–CH₂OH rozpatrz atom węgla grupy –CH₂OH. Podaj jego formalny stopień utlenienia, typ hybrydyzacji oraz liczbę wszystkich wiązań π w cząsteczce.
stopień utlenienia
hybrydyzacja
liczba wiązań π
ROZWIĄZANIE K1: atom C w –CH₂OH: 2 wiązania C–H (−1 każde), 1 wiązanie C–O (+1), 1 wiązanie C–C (0) → −1 K2: same wiązania pojedyncze wokół tego atomu → hybrydyzacja sp³ K3: w cząsteczce jest jedno wiązanie podwójne C=C → 1 wiązanie π ✅ stopień utlenienia −1; sp³; 1 wiązanie π
📘 Zadanie 8 — Stopnie utlenienia w związkach cyklicznych✓ zrobione
Treść: Określ formalny stopień utlenienia i typ hybrydyzacji wyróżnionego atomu węgla: a) atom grupy C=O w cykloheksanonie, b) atom grupy C–OH w cykloheksanolu, c) atom grupy –COOH w kwasie adypinowym.
a) st. utl.
a) hybrydyzacja
b) st. utl.
b) hybrydyzacja
c) st. utl.
c) hybrydyzacja
ROZWIĄZANIE K1: a) C=O: 2× C–C (0) + C=O (+2) → st. utl. +II; wiązanie podwójne → sp² K2: b) C–OH: 2× C–C (0) + C–H (−1) + C–O (+1) → st. utl. 0; same pojedyncze → sp³ K3: c) –COOH: C–C (0) + C=O (+2) + C–O (+1) → st. utl. +III; grupa karbonylowa → sp² ✅ a) +II, sp² b) 0, sp³ c) +III, sp²
📘 Zadanie 9 — Kwas peroksooctowy — ocena zdań✓ zrobione
Treść: Kwas peroksooctowy ma wzór CH₃–C(=O)–O–O–H. Oceń prawdziwość zdań (P/F): 1) Dwóm atomom tlenu w mostku –O–O– można przypisać hybrydyzację sp³. 2) Stopień utlenienia atomu węgla grupy karbonylowej wynosi +II.
zdanie 1
zdanie 2
ROZWIĄZANIE K1: atomy tlenu w mostku nadtlenkowym –O–O– tworzą 2 wiązania σ + mają 2 wolne pary → sp³ → zdanie 1 PRAWDA K2: węgiel grupy C=O: C–C (0) + C=O (+2) + C–O (+1) → +III, a nie +II → zdanie 2 FAŁSZ ✅ 1) P 2) F (stopień utlenienia węgla karbonylowego wynosi +III)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24