Номер 4, страница 84 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 12. Комплексные соединения. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 4, страница 84.

Условие.

4. Можно ли ион аммония рассматривать как комплексную частицу? Почему? Подумайте, могут ли присутствовать в растворе ионы $N^{3-}$.

Решение.

Решение 2.

Можно ли ион аммония рассматривать как комплексную частицу? Почему?

Да, ион аммония ($NH_4^+$) можно рассматривать как комплексную частицу. Комплексная частица (или комплексный ион) — это частица, состоящая из центрального атома или иона (комплексообразователя) и связанных с ним молекул или ионов (лигандов). Связь между комплексообразователем и лигандами образуется по донорно-акцепторному механизму.

Рассмотрим процесс образования иона аммония из молекулы аммиака ($NH_3$) и иона водорода ($H^+$):

$NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+$

В данной реакции молекула аммиака ($NH_3$) выступает в роли лиганда. Атом азота в молекуле аммиака имеет неподеленную (свободную) электронную пару, которую он предоставляет для образования химической связи. Поэтому аммиак является донором электронной пары.

Ион водорода ($H^+$), или протон, является комплексообразователем. У него есть вакантная (свободная) 1s-орбиталь, на которую он может принять электронную пару. Таким образом, протон является акцептором электронной пары.

В результате между атомом азота и протоном образуется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму, что является ключевым признаком образования комплексных соединений. После образования иона аммония ($NH_4^+$) все четыре связи N-H становятся абсолютно равноценными и неразличимыми. Хотя ион аммония не всегда относят к типичным комплексным ионам (где комплексообразователем чаще всего выступает ион металла), по механизму своего образования он полностью соответствует определению комплексной частицы.

Ответ: Да, ион аммония можно рассматривать как комплексную частицу, так как он образуется по донорно-акцепторному механизму, где ион водорода (протон) $H^+$ является центральным ионом-комплексообразователем (акцептором электронной пары), а молекула аммиака $NH_3$ — лигандом (донором электронной пары).

Подумайте, могут ли присутствовать в растворе ионы N³⁻.

Нет, ионы нитрида ($N^{3-}$) не могут существовать в водных растворах.

Причина заключается в том, что нитрид-ион является чрезвычайно сильным основанием. Он представляет собой сопряженное основание для гипотетической кислоты $NH^{2-}$, которая, в свою очередь, является сопряженным основанием для $NH_2^-$ и так далее до аммиака ($NH_3$), крайне слабого проявителя кислотных свойств. Это означает, что ион $N^{3-}$ имеет огромное сродство к протонам ($H^+$).

При попадании в воду (или любой другой протонный растворитель) нитрид-ионы мгновенно и полностью вступают в реакцию необратимого гидролиза, отщепляя протоны от молекул воды:

$N^{3-} + 3H_2O \rightarrow NH_3\uparrow + 3OH^-$

Эта реакция протекает до конца, и в результате в растворе образуются молекулы аммиака и гидроксид-ионы, а не свободные ионы $N^{3-}$. Нитрид-ионы могут существовать только в твердом состоянии в кристаллических решетках ионных нитридов (например, нитрида лития $Li_3N$ или нитрида магния $Mg_3N_2$) или в расплавах солей в отсутствие протонных доноров.

Ответ: Нет, ионы $N^{3-}$ не могут присутствовать в водном растворе, так как они подвергаются полному и необратимому гидролизу с образованием аммиака и гидроксид-ионов.