Номер 2, страница 6, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Как образуется тройная связь в молекуле азота?

2. Как образуется тройная связь в молекуле азота?

Решение

Тройная связь в молекуле азота ($N_2$) образуется за счет обобществления тремя парами электронов между двумя атомами азота. Рассмотрим этот процесс подробно.

1. Электронное строение атома азота. Азот (N) — химический элемент с порядковым номером 7. Его электронная конфигурация $1s^2 2s^2 2p^3$. На внешнем электронном уровне (валентном) у атома азота находится 5 электронов: два спаренных на $2s$-орбитали и три неспаренных на $2p$-орбиталях. До завершения внешнего уровня и достижения стабильной восьмиэлектронной оболочки (октета), как у инертного газа неона, атому азота не хватает $8-5=3$ электрона.

2. Образование общих электронных пар. Когда два атома азота сближаются для образования молекулы $N_2$, каждый из них предоставляет по три своих неспаренных p-электрона для формирования общих электронных пар. В результате между атомами возникает три общие электронные пары. Связь, образованная тремя общими электронными парами, называется тройной ковалентной связью.

Электронная формула молекулы азота выглядит так: $:N:::N:$ или, используя структурную формулу: $:N \equiv N:$. Каждый атом азота в этой молекуле окружен восемью электронами: 6 электронов являются общими (3 пары в тройной связи) и 2 электрона составляют неподеленную электронную пару. Таким образом, для каждого атома выполняется правило октета.

3. Типы связей по способу перекрывания орбиталей. Тройная связь состоит из одного более прочного $\sigma$-компонента (сигма-связь) и двух менее прочных $\pi$-компонентов (пи-связи). $\sigma$-связь образуется при осевом (лобовом) перекрывании электронных орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра атомов. В молекуле азота это происходит за счет перекрывания одной пары $\text{p}$-орбиталей (например, $p_z$) от каждого атома. Две $\pi$-связи образуются при боковом перекрывании двух оставшихся пар $\text{p}$-орбиталей ($p_x$ и $p_y$), которые перпендикулярны оси $\sigma$-связи. Области перекрывания для $\pi$-связей лежат над и под, а также спереди и сзади линии, соединяющей ядра.

Ответ: Тройная связь в молекуле азота $N_2$ образуется, когда два атома азота обобществляют три пары валентных электронов. Каждый атом предоставляет по три неспаренных $\text{p}$-электрона. Это приводит к формированию одной $\sigma$-связи (за счет осевого перекрывания $\text{p}$-орбиталей) и двух $\pi$-связей (за счет бокового перекрывания двух других пар $\text{p}$-орбиталей). В результате каждый атом азота достигает стабильной восьмиэлектронной конфигурации (октета).