Номер 6, страница 255 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 54. Ионная связь. Строение ионных кристаллов. Глава 5. Строение вещества - номер 6, страница 255.

Условие.

6. Почему на рисунке 139 отсутствуют ионы $H^+$, $C^{4+}$?

Решение.

Решение 2.

Ионы $H^+$ и $C^{4+}$ отсутствуют на рисунке (и в большинстве химических контекстов) по причинам, связанным с их энергетической нестабильностью.

Ион $H^+$

Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Для образования иона водорода $H^+$ необходимо отдать этот единственный электрон. В результате остается «голое» ядро — протон. Протон имеет чрезвычайно малый размер и очень высокую плотность положительного заряда.
Из-за этого он обладает огромной поляризующей способностью и не может существовать в свободном, изолированном виде в химических системах, таких как растворы или кристаллы. Он немедленно вступает во взаимодействие с любой частицей, имеющей неподеленные электронные пары. Например, в водной среде протон мгновенно присоединяется к молекуле воды $H_2O$, образуя ион гидроксония $H_3O^+$:
$H^+ + H_2O \rightarrow H_3O^+$
Поэтому, хотя для упрощения в уравнениях реакций часто пишут $H^+$, в реальности в растворе присутствует более сложная частица, такая как $H_3O^+$. На схематическом рисунке отдельных ионов изображать свободный протон некорректно.

Ответ: Ион $H^+$ представляет собой голый протон с очень высокой плотностью заряда, что делает его крайне нестабильным в свободном виде. Он мгновенно взаимодействует с другими молекулами (например, с водой, образуя $H_3O^+$), поэтому не существует как самостоятельная частица в химических системах.

Ион $C^{4+}$

Атом углерода имеет четыре электрона на внешней электронной оболочке (конфигурация $2s^22p^2$). Чтобы образовать катион $C^{4+}$, атому углерода необходимо было бы потерять все четыре валентных электрона.
Процесс отрыва электронов от атома требует затрат энергии, называемой энергией ионизации. Энергия ионизации резко возрастает с отрывом каждого последующего электрона, так как оставшиеся электроны притягиваются к ядру все сильнее. Суммарная энергия, необходимая для отрыва четырех электронов от атома углерода, чрезвычайно велика и не компенсируется энергией, которая могла бы выделиться при образовании ионных связей.
Вместо потери или приобретения электронов атому углерода энергетически гораздо выгоднее образовывать четыре ковалентные связи, обобществляя свои валентные электроны с другими атомами. Именно поэтому углерод является основой органической химии и образует огромное количество соединений с ковалентными связями (например, метан $CH_4$, диоксид углерода $CO_2$). Образование иона $C^{4+}$ практически невозможно в условиях химических реакций.

Ответ: Для образования иона $C^{4+}$ требуется отнять от атома углерода четыре электрона, что требует колоссальных затрат энергии. Атому углерода энергетически гораздо выгоднее формировать ковалентные связи, разделяя электроны с другими атомами, а не образовывать ионы.