Номер 10, страница 61 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 2. Химическая связь и строение вещества. Параграф 8. Ковалентная химическая связь и механизмы её образования - номер 10, страница 61.

Условие.

10. Объясните возможность существования устойчивой молекулы $NH_3 \cdot BF_3$. Выполняется ли для каждого атома в такой частице правило октета (дублета) электронов?

Решение.

Решение 2.

Решение

Возможность существования устойчивой молекулы $NH_3 \cdot BF_3$ объясняется донорно-акцепторным механизмом образования ковалентной связи. Рассмотрим электронное строение каждой из исходных молекул.

1. Молекула аммиака ($NH_3$). Атом азота (N) имеет 5 валентных электронов. Три из них участвуют в образовании трех одинарных ковалентных связей с атомами водорода. Оставшиеся два валентных электрона образуют неподеленную электронную пару. Таким образом, у атома азота в молекуле аммиака есть свободная электронная пара, которую он может предоставить для образования новой связи. Вещества, способные предоставлять электронную пару, называются основаниями Льюиса (донорами).

2. Молекула фторида бора ($BF_3$). Атом бора (B) имеет 3 валентных электрона. Все три электрона участвуют в образовании трех одинарных ковалентных связей с атомами фтора. В результате на валентной оболочке атома бора находится только 6 электронов, то есть его электронный октет не завершен. У атома бора есть вакантная (свободная) p-орбиталь, на которую он может принять электронную пару. Вещества, способные принимать электронную пару, называются кислотами Льюиса (акцепторами).

При взаимодействии $NH_3$ и $BF_3$ неподеленная электронная пара атома азота (донора) занимает вакантную орбиталь атома бора (акцептора), образуя новую ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму. В результате образуется устойчивая комплексная частица $H_3N \rightarrow BF_3$.

Теперь проверим, выполняется ли правило октета (дублета) для каждого атома в образовавшейся частице $NH_3 \cdot BF_3$.

• Атомы водорода (H): Каждый атом водорода связан с атомом азота одной ковалентной связью, которая содержит 2 электрона. Для водорода выполняется правило дублета.
• Атом азота (N): Образует три ковалентные связи с атомами водорода и одну донорно-акцепторную связь с атомом бора. Всего вокруг атома азота 4 связи, что составляет $4 \cdot 2 = 8$ электронов. Для азота выполняется правило октета.
• Атом бора (B): Образует три ковалентные связи с атомами фтора и одну донорно-акцепторную связь с атомом азота. Всего вокруг атома бора 4 связи, что составляет $4 \cdot 2 = 8$ электронов. Для бора выполняется правило октета.
• Атомы фтора (F): Каждый атом фтора связан с атомом бора одной ковалентной связью (2 электрона) и имеет 3 неподеленные электронные пары (6 электронов). Итого $2 + 6 = 8$ электронов. Для фтора выполняется правило октета.

Таким образом, для всех атомов в молекуле $NH_3 \cdot BF_3$ выполняется правило октета (для водорода — правило дублета).

Ответ: Существование устойчивой молекулы $NH_3 \cdot BF_3$ возможно благодаря образованию донорно-акцепторной связи между атомом азота в $NH_3$ (донор электронной пары, основание Льюиса) и атомом бора в $BF_3$ (акцептор электронной пары, кислота Льюиса). В образовавшейся частице для каждого атома выполняется правило октета (для атомов водорода — правило дублета).