Номер 5, страница 201 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. На примере образования катиона аммония из молекулы аммиака объясните принцип образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму. Является ли связь, образованная по донорно-акцепторному механизму, особым типом химической связи? Объясните почему.

Решение

Ковалентная связь, образованная по донорно-акцепторному механизму, возникает, когда один из взаимодействующих атомов (или ионов), называемый донором, предоставляет свою неподеленную электронную пару, а другой атом (или ион), называемый акцептором, предоставляет для этой пары свободную (вакантную) атомную орбиталь.

Рассмотрим этот принцип на примере образования катиона аммония ($NH_4^+$) из молекулы аммиака ($NH_3$) и катиона водорода ($H^+$).

1. В молекуле аммиака ($NH_3$) центральный атом азота ($N$) имеет на внешнем электронном слое 5 электронов. Три из них он использует для образования трех одинарных ковалентных связей с тремя атомами водорода ($H$). Оставшиеся два электрона составляют неподеленную (свободную) электронную пару. Благодаря наличию этой пары молекула аммиака может выступать в роли донора.

2. Катион водорода ($H^+$), или протон, образуется, когда атом водорода теряет свой единственный электрон. В результате у него остается свободная 1s-орбиталь. Это позволяет катиону водорода выступать в роли акцептора электронной пары.

3. При взаимодействии аммиака с катионом водорода неподеленная электронная пара атома азота образует общую электронную пару с катионом водорода, занимая его вакантную орбиталь. В результате образуется четвертая ковалентная связь N–H и формируется катион аммония $NH_4^+$.

Схематически этот процесс можно записать так:

$H_3N: + H^+ \rightarrow [H_3N \rightarrow H]^+ \text{ или } [NH_4]^+$

Связь, образованная по донорно-акцепторному механизму, не является особым типом химической связи. Это лишь один из способов образования стандартной ковалентной связи. После ее образования она становится абсолютно неотличимой от ковалентных связей, образованных по обменному механизму (когда каждый из атомов предоставляет по одному электрону). Например, в катионе аммония ($NH_4^+$) все четыре связи N–H являются полностью равноценными: они имеют одинаковую длину (0.1012 нм), одинаковую энергию разрыва и одинаковое распределение электронной плотности. Экспериментально невозможно определить, какая из связей была образована по донорно-акцепторному механизму. Разница заключается только в процессе (механизме) их формирования, но не в итоговых свойствах.

Ответ: Принцип образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму заключается в том, что частица-донор (в данном примере молекула $NH_3$ с неподеленной электронной парой у атома азота) предоставляет электронную пару, а частица-акцептор (катион $H^+$ с вакантной орбиталью) принимает эту пару, в результате чего образуется общая ковалентная связь. Связь, образованная таким способом, не является особым типом химической связи, так как по своим свойствам (длина, энергия) она не отличается от ковалентных связей, образованных по обменному механизму. Различие существует только в механизме их возникновения.