Номер 6, страница 78 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 16. Аммиак и соли аммония. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 78.

Условие.

6. Рассмотрите реакцию аммиака с водой по теории Бренстеда—Лоури. Чем является аммиак в этой реакции? Можно ли его называть основанием в рамках теории Аррениуса; теории Льюиса?

Решение.

Решение 2.

Рассмотрим взаимодействие аммиака ($NH_3$) с водой ($H_2O$) и проанализируем его свойства в рамках различных кислотно-основных теорий.

Роль аммиака в реакции с водой по теории Бренстеда–Лоури

Согласно протонной теории Бренстеда–Лоури, кислота является донором протона ($H^+$), а основание – акцептором протона.

Реакция аммиака с водой является обратимой и описывается следующим уравнением:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

В ходе этой реакции молекула воды ($H_2O$) отдает протон ($H^+$) и превращается в гидроксид-ион ($OH^-$). Следовательно, вода выступает в роли кислоты Бренстеда–Лоури.

Молекула аммиака ($NH_3$) принимает этот протон, превращаясь в ион аммония ($NH_4^+$). Следовательно, аммиак выступает в роли основания Бренстеда–Лоури.

В данной реакции также образуются сопряженные кислота и основание:

• $NH_4^+$ (ион аммония) — сопряженная кислота для основания $NH_3$.
• $OH^-$ (гидроксид-ион) — сопряженное основание для кислоты $H_2O$.

Ответ: В реакции с водой по теории Бренстеда–Лоури аммиак является основанием, так как он принимает протон от молекулы воды.

Аммиак как основание в рамках теории Аррениуса

Согласно теории электролитической диссоциации Аррениуса, основанием является вещество, которое при диссоциации в водном растворе образует гидроксид-ионы ($OH^-$).

Сам по себе аммиак ($NH_3$) не содержит гидроксильных групп и не может диссоциировать с их отщеплением. Однако при растворении в воде аммиак вступает в химическую реакцию с ней, в результате которой в растворе появляются гидроксид-ионы:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Поскольку в результате взаимодействия аммиака с водой концентрация ионов $OH^-$ в растворе увеличивается, что и определяет основные свойства раствора, аммиак традиционно относят к основаниям и в рамках теории Аррениуса. Часто для формального соответствия теории говорят об образовании гидрата аммиака или гидроксида аммония ($NH_4OH$), который затем диссоциирует как слабое основание.

Ответ: Да, аммиак можно называть основанием в рамках теории Аррениуса, так как его взаимодействие с водой приводит к увеличению концентрации гидроксид-ионов в растворе.

Аммиак как основание в рамках теории Льюиса

Согласно электронной теории Льюиса, основание — это донор электронной пары, а кислота — акцептор электронной пары.

Рассмотрим строение молекулы аммиака ($NH_3$). Атом азота имеет пять валентных электронов. Три из них участвуют в образовании ковалентных связей с атомами водорода, а два остаются в виде неподеленной (свободной) электронной пары.

В реакции с водой (или любой кислотой Льюиса, например, протоном $H^+$) атом азота в молекуле аммиака предоставляет свою неподеленную электронную пару для образования новой ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму. Например, при взаимодействии с протоном:

$H_3N: + H^+ \rightarrow [H_3N \rightarrow H]^+$ или $NH_4^+$

Поскольку аммиак является донором электронной пары, он полностью соответствует определению основания Льюиса.

Ответ: Да, аммиак можно называть основанием в рамках теории Льюиса, так как у атома азота в его молекуле есть неподеленная электронная пара, которую он может предоставить для образования химической связи (является донором электронной пары).