Номер 3, страница 35, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Сравните обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи.

Ковалентная связь — это химическая связь, которая образуется за счет обобществления электронной пары между двумя атомами. Существует два основных механизма её образования: обменный и донорно-акцепторный.

Обменный механизм

Это наиболее распространенный способ образования ковалентной связи. При обменном механизме каждый из взаимодействующих атомов предоставляет по одному неспаренному электрону для создания общей связывающей электронной пары. Эта пара электронов с антипараллельными спинами располагается на общей молекулярной орбитали, возникшей в результате перекрывания атомных орбиталей.

Пример: образование молекулы водорода ($H_2$)

Атом водорода имеет один электрон ($1s^1$). При сближении двух атомов водорода их $\text{s}$-орбитали перекрываются. Каждый атом предоставляет по одному электрону, в результате чего образуется общая электронная пара, которая связывает два ядра.

Схема образования:

$H• + •H → H:H$

Донорно-акцепторный механизм

Этот механизм реализуется, когда один из атомов (донор) предоставляет неподеленную (уже существующую) пару электронов, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары пустую (вакантную) орбиталь. В результате также образуется общая электронная пара, удерживающая оба атома.

Пример: образование иона аммония ($NH_4^+$)

В молекуле аммиака ($NH_3$) у атома азота есть неподеленная электронная пара. Он выступает в роли донора. Ион водорода ($H^+$), или протон, не имеет электронов, но обладает свободной 1s-орбиталью, выступая в роли акцептора. Атом азота предоставляет свою пару электронов для образования новой ковалентной связи с ионом водорода.

Схема образования:

$H_3N: + H^+ → [H_3N→H]^+$ или $[NH_4]^+$

Важно отметить, что после образования связи по донорно-акцепторному механизму она становится неотличимой от связей, образованных по обменному механизму. В ионе аммония все четыре связи $N-H$ абсолютно одинаковы по длине и энергии.

Сравнение механизмов

• Сходство: Конечный результат обоих механизмов — это образование ковалентной связи в виде общей электронной пары, принадлежащей обоим атомам. Свойства (длина, энергия, полярность) связи, образованной по донорно-акцепторному механизму, не отличаются от свойств связи, полученной по обменному механизму.
• Различие: Основное различие заключается в способе предоставления электронов для образования связи.
  • При обменном механизме каждый из двух атомов вносит в общую пару по одному электрону.
  • При донорно-акцепторном механизме один атом (донор) предоставляет оба электрона, а второй атом (акцептор) — только пустую орбиталь.

Таким образом, различие между механизмами существует только в процессе формирования связи, а не в ее итоговом состоянии.

Ответ: Сходство обменного и донорно-акцепторного механизмов заключается в том, что в обоих случаях образуется ковалентная связь за счет общей электронной пары, и после образования такая связь неотличима по своим свойствам (длина, энергия) от связи, образованной другим механизмом. Различие состоит в происхождении электронов, формирующих связь: при обменном механизме каждый атом предоставляет по одному электрону, а при донорно-акцепторном — один атом (донор) предоставляет электронную пару, а другой (акцептор) — вакантную орбиталь.