Номер 4, страница 31 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 6. Валентность и валентные возможности атомов. Глава I. Важнейшие химические понятия и законы - номер 4, страница 31.

Условие.

4. Составьте электронные схемы, отражающие валентность азота в азотной кислоте и валентность углерода и кислорода в оксиде углерода(II).

Решение.

Решение 2.

Валентность азота в азотной кислоте

Решение

Азотная кислота имеет химическую формулу $HNO_3$. Для определения валентности азота необходимо составить электронную или структурную схему молекулы.

Электронные конфигурации валентных оболочек атомов, входящих в состав молекулы:

• Азот (N), порядковый номер 7: $2s^22p^3$. Имеет 5 валентных электронов.
• Кислород (O), порядковый номер 8: $2s^22p^4$. Имеет 6 валентных электронов.
• Водород (H), порядковый номер 1: $1s^1$. Имеет 1 валентный электрон.

Атом азота находится во втором периоде, поэтому его максимальная валентность ограничена четырьмя, так как на втором энергетическом уровне имеется только четыре валентные орбитали (одна s- и три p-орбитали). Распаривание $2s^2$-электронов и переход атома в пятивалентное состояние невозможно из-за отсутствия d-подуровня.

В молекуле азотной кислоты атом азота образует четыре химические связи за счет обменного и донорно-акцепторного механизмов:

1. Одна одинарная ковалентная связь с атомом кислорода гидроксильной группы ($-OH$). Образуется по обменному механизму.
2. Одна двойная ковалентная связь с другим атомом кислорода ($N=O$). Образуется по обменному механизму.
3. Одна ковалентная связь с третьим атомом кислорода, образованная по донорно-акцепторному механизму ($N \rightarrow O$). Атом азота (донор) предоставляет свою неподеленную электронную пару, а атом кислорода (акцептор) — свободную орбиталь.

Таким образом, общее число связей, образованных атомом азота, равно $1 + 2 + 1 = 4$. Следовательно, валентность азота в азотной кислоте равна IV. Кислород во всех случаях проявляет валентность II, а водород - I.

Электронная схема (структура Льюиса), отражающая валентность азота (связи показаны парами электронов-точек):

..
:O:
..
H : Ö : N :: O:

В данной схеме показано, что атом азота связан с тремя атомами кислорода, образуя в сумме четыре ковалентные связи.

Ответ: Валентность азота в азотной кислоте равна IV. Электронная схема показывает, что атом азота образует четыре ковалентные связи: одну одинарную, одну двойную и одну, образованную по донорно-акцепторному механизму.

Валентность углерода и кислорода в оксиде углерода(II)

Решение

Оксид углерода(II), также известный как угарный газ, имеет химическую формулу $CO$.

Электронные конфигурации валентных оболочек атомов:

• Углерод (C), порядковый номер 6: $2s^22p^2$. Имеет 4 валентных электрона.
• Кислород (O), порядковый номер 8: $2s^22p^4$. Имеет 6 валентных электронов.

В молекуле $CO$ между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь. Механизм ее образования следующий:

1. Две ковалентные связи образуются по обменному механизму. Два неспаренных p-электрона атома углерода спариваются с двумя неспаренными p-электронами атома кислорода. В результате образуется двойная связь ($C=O$).
2. Третья связь образуется по донорно-акцепторному механизму. Для достижения устойчивой электронной конфигурации (октета) у обоих атомов, атом кислорода (донор) предоставляет одну из своих неподеленных электронных пар атому углерода (акцептор) на его вакантную p-орбиталь.

В итоге между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь ($C \equiv O$).

Электронная схема молекулы $CO$, где общие электронные пары (связи) показаны двоеточиями:

:C:::O:

Так как валентность определяется числом образованных ковалентных связей, и в данном случае каждый атом образует три связи, то валентность и углерода, и кислорода равна III.

Ответ: В оксиде углерода(II) валентность углерода равна III и валентность кислорода равна III. Электронная схема молекулы показывает наличие тройной связи между атомами.