Номер 4, страница 83 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 17. Оксиды азота. Глава 1. Неметаллы - номер 4, страница 83.

Условие.

4. Почему оксид азота(II) ($NO$) способен димеризоваться при низких температурах, подобно оксиду азота(IV) ($NO_2$), а оксид азота(I) ($N_2O$) — нет?

Решение.

Решение 2.

Способность оксидов азота к димеризации напрямую связана с их электронным строением, а именно с наличием или отсутствием неспаренных электронов на валентной оболочке. Молекулы, имеющие неспаренные электроны, являются радикалами и обладают высокой реакционной способностью, стремясь спарить этот электрон путем образования новой ковалентной связи.

Оксид азота(II) ($NO$) и оксид азота(IV) ($NO_2$)

Молекула оксида азота(II), $NO$, имеет нечетное число валентных электронов: 5 от атома азота и 6 от атома кислорода, что в сумме составляет 11 электронов.

Молекула оксида азота(IV), $NO_2$, также имеет нечетное число валентных электронов: 5 от атома азота и 2 $\times$ 6 = 12 от двух атомов кислорода, что в сумме составляет 17 электронов.

Наличие нечетного числа электронов означает, что в обеих молекулах ($NO$ и $NO_2$) обязательно есть один неспаренный электрон. Это делает их свободными радикалами. Радикалы крайне реакционноспособны и стремятся к спариванию своего электрона. Один из самых простых способов достичь этого — объединиться с такой же молекулой, образовав димер.

Процесс димеризации является экзотермическим, то есть протекает с выделением тепла. Согласно принципу Ле Шателье, понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции. Поэтому при низких температурах равновесие димеризации смещается вправо, в сторону образования димеров:

$2NO \rightleftharpoons N_2O_2$ (димер — диоксид диазота)

$2NO_2 \rightleftharpoons N_2O_4$ (димер — тетраоксид диазота)

Оксид азота(I) ($N_2O$)

Молекула оксида азота(I), $N_2O$, имеет четное число валентных электронов: 2 $\times$ 5 = 10 от двух атомов азота и 6 от атома кислорода, что в сумме составляет 16 электронов.

Благодаря четному числу электронов, в молекуле $N_2O$ все электроны спарены, и она не является радикалом. Это стабильная молекула с полностью заполненными электронными оболочками. У нее отсутствует главная движущая сила для димеризации — необходимость спарить неспаренный электрон. Поэтому оксид азота(I) не димеризуется даже при низких температурах.

Ответ: Оксиды азота(II) и (IV) являются радикалами (имеют неспаренный электрон), что обуславливает их склонность к димеризации для спаривания этого электрона. Оксид азота(I) не имеет неспаренных электронов, его электронная оболочка стабильна, и поэтому он не способен к димеризации.