Номер 8, страница 85 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 12. Комплексные соединения. Глава 1. Повторение и углубление знаний - номер 8, страница 85.

Условие.

8. Объясните, почему аммиак $NH_3$ и вода $H_2O$ могут выступать в качестве лигандов, а метан $CH_4$ — нет.

Решение.

Решение 2.

Решение

Способность вещества выступать в качестве лиганда в комплексных соединениях определяется его возможностью быть донором электронной пары. Лиганд образует с центральным атомом-комплексообразователем (обычно ионом металла) координационную, или донорно-акцепторную, связь. Для этого лиганд должен иметь хотя бы один атом с неподеленной (свободной) электронной парой, которую он может предоставить на вакантную орбиталь комплексообразователя. Такие частицы являются основаниями Льюиса.

Рассмотрим электронное строение молекул аммиака ($NH_3$), воды ($H_2O$) и метана ($CH_4$) с этой точки зрения.

В молекуле аммиака ($NH_3$) центральный атом азота (N) имеет 5 валентных электронов. Три из них образуют ковалентные связи с атомами водорода, а оставшиеся два электрона составляют одну неподеленную электронную пару. Именно эту пару электронов молекула аммиака может предоставить для образования донорно-акцепторной связи, поэтому $NH_3$ является эффективным лигандом.

В молекуле воды ($H_2O$) центральный атом кислорода (O) имеет 6 валентных электронов. Два электрона участвуют в образовании ковалентных связей с атомами водорода, а оставшиеся четыре образуют две неподеленные электронные пары. Наличие этих пар позволяет молекуле воды действовать как лиганд, предоставляя одну из них.

В молекуле метана ($CH_4$) центральный атом углерода (C) имеет 4 валентных электрона. Все четыре электрона полностью задействованы в образовании четырёх прочных ковалентных связей с атомами водорода. На атоме углерода нет неподеленных электронных пар. Следовательно, молекула метана не может быть донором электронной пары и не может выполнять функцию лиганда.

Ответ: Аммиак ($NH_3$) и вода ($H_2O$) могут быть лигандами, так как их центральные атомы (азот в $NH_3$ и кислород в $H_2O$) имеют неподеленные электронные пары, которые они могут предоставить иону-комплексообразователю для формирования донорно-акцепторной связи. Молекула метана ($CH_4$) не может быть лигандом, поскольку у центрального атома углерода отсутствуют неподеленные электронные пары; все его валентные электроны участвуют в образовании ковалентных связей.