Номер 2, страница 150 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

2. Изобразите строение молекулы аммиака и иона аммония.

Строение молекулы аммиака ($NH_3$)

Молекула аммиака, химическая формула которой $NH_3$, состоит из одного атома азота ($N$) и трех атомов водорода ($H$). Атом азота является центральным в молекуле.

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня атома азота — $2s^2 2p^3$, он имеет 5 валентных электронов. Атом водорода имеет один валентный электрон ($1s^1$). Для образования связей атом азота переходит в состояние $sp^3$-гибридизации. Четыре гибридные орбитали направлены к вершинам тетраэдра.

Три гибридные орбитали атома азота, каждая из которых содержит по одному электрону, образуют три ковалентные полярные связи $N-H$ с тремя атомами водорода по обменному механизму. Четвертая $sp^3$-гибридная орбиталь занята неподеленной электронной парой.

Наличие этой неподеленной пары электронов приводит к отталкиванию связывающих электронных пар, из-за чего валентный угол $H-N-H$ искажается и составляет $107,8^\circ$ (вместо идеального тетраэдрического $109,5^\circ$). В результате молекула аммиака приобретает форму тригональной (треугольной) пирамиды, в вершине которой находится атом азота, а в основании — атомы водорода.

Схематическое изображение строения молекулы аммиака, где точки обозначают неподеленную электронную пару: $$ \begin{matrix} & \Large .. & \\ & \Large N & \\ \Large / \quad & | & \quad \Large \backslash \\ \Large H & \Large H & \Large H \end{matrix} $$

Ответ: Молекула аммиака ($NH_3$) имеет форму тригональной пирамиды. Атом азота находится в состоянии $sp^3$-гибридизации, образует три ковалентные полярные связи $N-H$ и имеет одну неподеленную электронную пару. Валентный угол $H-N-H$ составляет $107,8^\circ$.

Строение иона аммония ($NH_4^+$)

Ион аммония, химическая формула которого $NH_4^+$, образуется при взаимодействии молекулы аммиака с ионом водорода (протоном $H^+$). Молекула аммиака выступает в роли донора электронов, предоставляя свою неподеленную электронную пару для образования четвертой ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму. $$ NH_3 + H^+ \rightarrow [NH_4]^+ $$

В ионе аммония атом азота также находится в состоянии $sp^3$-гибридизации. Все четыре гибридные орбитали участвуют в образовании четырех ковалентных связей $N-H$. После образования иона все четыре связи $N-H$ становятся абсолютно одинаковыми и неразличимыми.

Так как у центрального атома азота нет неподеленных электронных пар, а есть четыре одинаковые связывающие электронные пары, ион аммония имеет форму правильного тетраэдра. Атом азота расположен в центре тетраэдра, а атомы водорода — в его вершинах. Все валентные углы $H-N-H$ равны и составляют $109,5^\circ$. Положительный заряд $+1$ равномерно распределен по всему иону.

Схематическое изображение строения иона аммония: $$ \left[ \begin{matrix} & \Large H & \\ & \Large | & \\ \Large H & - \Large N - & \Large H \\ & \Large | & \\ & \Large H & \end{matrix} \right]^+ $$

Ответ: Ион аммония ($NH_4^+$) имеет форму правильного тетраэдра. Атом азота в состоянии $sp^3$-гибридизации образует четыре равноценные ковалентные связи с атомами водорода. Валентные углы $H-N-H$ составляют $109,5^\circ$.