Номер 128, страница 269 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.128. Приведите формулы одного положительного и одного отрицательного иона, которые изоэлектронны молекуле углекислого газа.

Решение

Изоэлектронными называются частицы (атомы, молекулы, ионы), которые имеют одинаковое количество электронов. Чтобы найти ионы, изоэлектронные молекуле углекислого газа ($CO_2$), необходимо сначала определить общее число электронов в этой молекуле.

Молекула $CO_2$ состоит из одного атома углерода ($C$) и двух атомов кислорода ($O$). Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру в Периодической системе химических элементов.

Порядковый номер углерода ($C$) равен 6, следовательно, атом углерода содержит 6 электронов.
Порядковый номер кислорода ($O$) равен 8, следовательно, атом кислорода содержит 8 электронов.

Общее число электронов в молекуле $CO_2$ рассчитывается следующим образом: $N_e(CO_2) = N_e(C) + 2 \cdot N_e(O) = 6 + 2 \cdot 8 = 6 + 16 = 22$ электрона.

Далее необходимо найти положительный и отрицательный ионы, которые также содержат 22 электрона.

Положительный ион

Рассмотрим катион нитрония $NO_2^+$. Он состоит из одного атома азота ($N$) и двух атомов кислорода ($O$). Положительный заряд $+1$ означает, что частица потеряла один электрон по сравнению с набором нейтральных атомов.

Число электронов в нейтральных атомах: азот ($N$, порядковый номер 7) имеет 7 электронов, кислород ($O$, порядковый номер 8) имеет 8 электронов.

Общее число электронов в ионе $NO_2^+$ равно: $N_e(NO_2^+) = N_e(N) + 2 \cdot N_e(O) - 1 = 7 + 2 \cdot 8 - 1 = 22$ электрона.

Следовательно, катион нитрония $NO_2^+$ изоэлектронен молекуле $CO_2$.

Ответ: $NO_2^+$

Отрицательный ион

Рассмотрим анион цианата $OCN^-$. Он состоит из одного атома кислорода ($O$), одного атома углерода ($C$) и одного атома азота ($N$). Отрицательный заряд $-1$ означает, что частица приобрела один дополнительный электрон.

Число электронов в нейтральных атомах: кислород (8), углерод (6), азот (7).

Общее число электронов в ионе $OCN^-$ равно: $N_e(OCN^-) = N_e(O) + N_e(C) + N_e(N) + 1 = 8 + 6 + 7 + 1 = 22$ электрона.

Другим примером может служить азид-анион $N_3^-$.
Число электронов в нем: $N_e(N_3^-) = 3 \cdot N_e(N) + 1 = 3 \cdot 7 + 1 = 22$ электрона.

Следовательно, цианат-анион $OCN^-$ (а также азид-анион $N_3^-$) изоэлектронен молекуле $CO_2$.

Ответ: $OCN^-$