Номер 129, страница 269 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.129. Какие из перечисленных частиц: ${\mathrm{N}}_2{\mathrm{O}}_5,$ ${\mathrm{NH}}_4^{+},$ ${\mathrm{N}}_2\mathrm{O},$ ${\mathrm{CO}}_3^{2-},$ ${\mathrm{SO}}_4^{2-},$ ${\mathrm{CH}}_3^{+}$ имеют объёмное (неплоское) строение?

Решение

Для определения строения частиц необходимо проанализировать геометрию каждой из них, используя, например, теорию отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR). Объемное (неплоское) строение имеют частицы, атомы которых не могут быть расположены в одной плоскости.

$N_2O_5$

Молекула оксида азота(V) в газовой фазе имеет строение $O_2N-O-NO_2$. В этой структуре два атома азота соединены через мостиковый атом кислорода. У мостикового атома кислорода есть две связи и две неподеленные электронные пары, что приводит к угловому строению фрагмента $N-O-N$ (аналогично молекуле воды). Группы $NO_2$ сами по себе являются плоскими, но из-за углового строения у центрального кислорода они располагаются под углом друг к другу. Таким образом, вся молекула $N_2O_5$ является неплоской (объемной).

$NH_4^+$

В ионе аммония центральный атом азота образует четыре одинарные ковалентные связи с четырьмя атомами водорода. Согласно теории VSEPR, четыре электронные пары связей и отсутствие неподеленных пар у центрального атома приводят к тетраэдрической геометрии. Тетраэдр — это объемная пространственная фигура, следовательно, ион $NH_4^+$ имеет объемное строение.

$N_2O$

Молекула оксида азота(I), $N \equiv N-O$, имеет линейное строение. Все три атома расположены на одной прямой, поэтому молекула является плоской.

$CO_3^{2-}$

В карбонат-ионе центральный атом углерода соединен с тремя атомами кислорода. У атома углерода три электронных домена (одна двойная и две одинарные связи в одной из резонансных структур) и нет неподеленных электронных пар. Это приводит к тригонально-планарной (плоской треугольной) геометрии. Все четыре атома лежат в одной плоскости. Следовательно, ион $CO_3^{2-}$ имеет плоское строение.

$SO_4^{2-}$

В сульфат-ионе центральный атом серы связан с четырьмя атомами кислорода. Как и в ионе аммония, у центрального атома четыре электронных домена (связи) и нет неподеленных пар. Это соответствует тетраэдрической геометрии. Тетраэдр является объемной фигурой, поэтому ион $SO_4^{2-}$ имеет объемное строение.

$CH_3^+$

В карбкатионе метила центральный атом углерода связан с тремя атомами водорода и имеет вакантную р-орбиталь. Три электронные пары связей и отсутствие неподеленных пар у центрального атома приводят к тригонально-планарной геометрии. Все четыре атома лежат в одной плоскости. Следовательно, катион $CH_3^+$ имеет плоское строение.

Ответ: объемное (неплоское) строение имеют частицы $N_2O_5$, $NH_4^+$ и $SO_4^{2-}$.