Номер 126, страница 269 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.126. Сколько электронов содержится в молекуле ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5?$ Сколько из них принимают участие в образовании химических связей в молекуле?

Дано:

Молекула оксида азота(V) - $N_2O_5$

Найти:

1. Общее число электронов в молекуле ($N_{e, общ}$)

2. Число электронов, участвующих в образовании химических связей ($N_{e, связ}$)

Решение:

Сколько электронов содержится в молекуле N₂O₅?

Общее число электронов в молекуле можно найти, сложив число электронов всех атомов, входящих в ее состав. Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

• Атом азота (N) имеет порядковый номер 7, следовательно, в нем 7 электронов.
• Атом кислорода (O) имеет порядковый номер 8, следовательно, в нем 8 электронов.

Молекула $N_2O_5$ состоит из двух атомов азота и пяти атомов кислорода. Рассчитаем общее число электронов:

$N_{e, общ} = 2 \cdot (\text{число электронов в N}) + 5 \cdot (\text{число электронов в O})$

$N_{e, общ} = 2 \cdot 7 + 5 \cdot 8 = 14 + 40 = 54$

Ответ: в молекуле $N_2O_5$ содержится 54 электрона.

Сколько из них принимают участие в образовании химических связей в молекуле?

Для определения числа электронов, участвующих в образовании химических связей, необходимо рассмотреть строение молекулы $N_2O_5$. В образовании связей участвуют валентные электроны.

• Азот находится в 15-й группе (VА-группе), у него 5 валентных электронов.
• Кислород находится в 16-й группе (VIА-группе), у него 6 валентных электронов.

Общее число валентных электронов в молекуле:

$N_{e, вал} = 2 \cdot 5 + 5 \cdot 6 = 10 + 30 = 40$

В газовой фазе молекула $N_2O_5$ имеет строение $O_2N-O-NO_2$, где два фрагмента $NO_2$ соединены через "мостиковый" атом кислорода. Одна из возможных резонансных структур молекулы имеет следующий вид:

В этой структуре можно выделить:

• Четыре одинарные связи (две $N-O$ с мостиковым кислородом и две $N-O$ с концевыми атомами).
• Две двойные связи ($N=O$).

Каждая одинарная ковалентная связь образована парой электронов (2 электрона). Каждая двойная связь — двумя парами (4 электрона).

Рассчитаем общее число связывающих электронов:

$N_{e, связ} = (4 \text{ одинарные связи}) \cdot 2 \frac{e^-}{\text{связь}} + (2 \text{ двойные связи}) \cdot 4 \frac{e^-}{\text{связь}} = 4 \cdot 2 + 2 \cdot 4 = 8 + 8 = 16$

Ответ: в образовании химических связей в молекуле $N_2O_5$ участвуют 16 электронов.