Калининград
Калининград
8 (800) 250 50 35

Почему угол в молекуле воды равен 104,5°, а не, например, 180°?

С первого взгляда может показаться, что угол и правда должен равняться 180°, так как при этом имеющие одинаковый заряд ионы атомов водорода (они взаимно отталкиваются) находятся на максимальном удалении друг от друга:

Молекула воды – Н-О-Н
Молекула воды – Н-О-Н

Но это не так. Атом кислорода имеет на внешней орбите 6 электронов, два из них образуют общие пары с электронами атомов водорода, а оставшиеся четыре образуют еще две пары друг с другом. Таким образом, общее число пар электронов вокруг атома кислорода – четыре.

Атом кислорода

Эти четыре пары имеют протяженность, при этом они взаимно отталкиваются, так как их заряды одинаковы (отрицательные). Поэтому они должны располагаться в пространстве как ребра тетраэдра:

Пространство ребер тетраэдра

Но у правильного тетраэдра угол между ребрами равен 109,28°.

Почему же в реальности между связями водорода в молекуле воды угол меньше, чем 109,28°? (Вот он, правильный вопрос - а вовсе не про 180°).

Дело в том, что "ребра" не одинаковы. Собственные электронные пары атома кислорода имеют больший суммарный заряд, чем связи О-Н, поэтому эти самые собственные пары, отталкивая связи О-Н от себя, немного приближают их друг к другу, уменьшая угол между ними до 104,5°.