Номер 2, страница 37, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Охарактеризуйте физические свойства аммиака.

1. Каково строение аммиака?

Молекула аммиака имеет химическую формулу $NH_3$. Она состоит из одного атома азота ($\text{N}$) и трех атомов водорода ($\text{H}$), соединенных полярными ковалентными связями.

Пространственное строение молекулы аммиака — тригональная пирамида. В вершине этой пирамиды находится атом азота, а в основании — три атома водорода.

Строение молекулы обусловлено следующими факторами:

• Электронное строение. Атом азота, находящийся в центре молекулы, имеет 5 валентных электронов. Три из них он использует для образования трех одинарных ковалентных связей с тремя атомами водорода. Оставшиеся два электрона образуют одну неподеленную (свободную) электронную пару.
• Гибридизация. Атом азота в молекуле аммиака находится в состоянии $sp^3$-гибридизации. Это означает, что его одна s- и три p-орбитали смешиваются, образуя четыре равноценные гибридные орбитали, направленные к вершинам тетраэдра.
• Геометрия молекулы. Три из четырех $sp^3$-гибридных орбиталей атома азота перекрываются с 1s-орбиталями атомов водорода, образуя три сигма-связи ($N-H$). Четвертая гибридная орбиталь занята неподеленной электронной парой. Эта неподеленная пара отталкивает связывающие электронные пары сильнее, чем они отталкиваются друг от друга. В результате этого отталкивания связи $N-H$ "сжимаются", и валентный угол $H-N-H$ составляет примерно $107.8^\circ$, что меньше идеального тетраэдрического угла $109.5^\circ$. Таким образом, молекула приобретает форму тригональной пирамиды.
• Полярность. Азот — более электроотрицательный элемент, чем водород, поэтому общие электронные пары в связях $N-H$ смещены к атому азота. Это создает на атоме азота частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($\delta+$). Из-за пирамидальной формы молекулы дипольные моменты отдельных связей не компенсируют друг друга, что делает всю молекулу аммиака полярной (диполем).

Ответ: Молекула аммиака ($NH_3$) имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Атом азота находится в состоянии $sp^3$-гибридизации, имеет одну неподеленную электронную пару и образует три полярные ковалентные связи с атомами водорода. Валентный угол $H-N-H$ составляет около $107.8^\circ$. Молекула полярна.

2. Охарактеризуйте физические свойства аммиака.

Аммиак ($NH_3$) — это неорганическое соединение, обладающее следующими физическими свойствами:

• Агрегатное состояние. При нормальных условиях (температура $0^\circ$C и давление 1 атм) аммиак является бесцветным газом.
• Запах. Имеет характерный резкий, удушливый запах, хорошо известный как запах нашатырного спирта.
• Плотность. Аммиак значительно легче воздуха. Его молярная масса составляет $M(NH_3) \approx 17$ г/моль, в то время как средняя молярная масса воздуха около 29 г/моль. Поэтому сосуды с аммиаком при сборе в лаборатории следует держать дном вверх.
• Растворимость в воде. Аммиак проявляет чрезвычайно высокую растворимость в воде (около 700 объемов газа в 1 объеме воды при $20^\circ$C). Такая высокая растворимость объясняется тем, что полярные молекулы аммиака образуют водородные связи с полярными молекулами воды. Водный раствор аммиака, известный как нашатырный спирт, является слабым основанием.
• Температуры плавления и кипения. Несмотря на малую молярную массу, аммиак имеет аномально высокие температуры фазовых переходов:
  • Температура кипения: $-33.34^\circ$C
  • Температура плавления: $-77.73^\circ$C
  Это связано с наличием прочных межмолекулярных водородных связей между молекулами аммиака.
• Сжижение. Благодаря относительно высокой температуре кипения аммиак легко переходит в жидкое состояние при комнатной температуре под небольшим давлением (порядка 8–10 атмосфер). Жидкий аммиак — бесцветная, подвижная жидкость.
• Физиологическое действие. Аммиак токсичен. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, вызывая слезотечение, кашель и удушье. При высоких концентрациях может вызвать химический ожог легких и смерть.

Ответ: Аммиак — бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха, очень хорошо растворим в воде. Из-за межмолекулярных водородных связей имеет относительно высокие для своей массы температуры кипения ($-33.34^\circ$C) и плавления ($-77.73^\circ$C). Легко сжижается под давлением. Токсичен.