Номер 1, страница 40, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Составьте структурную и электронную формулы азотной кислоты.

Азотная кислота имеет химическую формулу $HNO_3$. Для того чтобы составить ее структурную и электронную формулы, необходимо сначала определить, как атомы связаны друг с другом.

В молекулах кислородсодержащих кислот атом водорода ($\text{H}$) обычно связан с атомом кислорода ($\text{O}$). Атом, который является наименее электроотрицательным (кроме водорода), как правило, выступает в роли центрального атома. В данном случае это атом азота ($\text{N}$). Таким образом, скелет молекулы выглядит так: атом азота в центре, к нему присоединены три атома кислорода, а к одному из этих атомов кислорода присоединен атом водорода.

Структурная формула

Структурная формула наглядно показывает порядок соединения атомов в молекуле при помощи черточек, где каждая черточка символизирует ковалентную связь (пару электронов).

В молекуле азотной кислоты центральный атом азота ($\text{N}$) образует четыре ковалентные связи, хотя имеет всего пять валентных электронов. Это становится возможным за счет особого типа связей:

• Одна одинарная ковалентная связь с атомом кислорода, который в свою очередь связан с водородом (группа $-OH$).
• Одна двойная ковалентная связь с другим атомом кислорода.
• Одна одинарная ковалентная связь с третьим атомом кислорода.

Чтобы удовлетворить правило октета (наличие 8 электронов на внешней оболочке) для всех атомов, в молекуле происходит перераспределение электронной плотности, что приводит к появлению формальных зарядов. Атом азота, образуя 4 связи, отдает один электрон и приобретает формальный заряд $+1$. Атом кислорода, связанный с азотом только одинарной связью, принимает этот электрон и получает формальный заряд $-1$. Двойная и одинарная связи с концевыми атомами кислорода на самом деле являются усредненными из-за явления резонанса, но для простоты обычно изображают одну из резонансных структур.

Структура с указанием формальных зарядов:

 o // H - o - N⁺ | O⁻ 

В школьном курсе химии и для упрощения часто используют структурную формулу без указания формальных зарядов, которая представляет одну из резонансных структур.

Ответ: Структурная формула азотной кислоты:

 o // H - o - N | O 

Электронная формула

Электронная формула (или формула Льюиса) детализирует структурную формулу, показывая не только связывающие электронные пары (в виде двоеточий или черточек), но и неподеленные (несвязывающие) пары валентных электронов у каждого атома.

Сначала посчитаем общее число валентных электронов в молекуле $HNO_3$:

1 (от $\text{H}$) + 5 (от $\text{N}$) + 3 × 6 (от $\text{O}$) = $1 + 5 + 18 = 24$ валентных электрона.

Эти 24 электрона нужно распределить в формуле так, чтобы для каждого атома (кроме водорода, для которого достаточно двух электронов) выполнялось правило октета. Электронная формула, соответствующая одной из резонансных структур, выглядит следующим образом:

 .. : o : :: H : Ö : N⁺ .. : : Ö :⁻ .. 

В данной схеме:

• Пара точек между атомами (:) обозначает одинарную ковалентную связь.
• Две пары точек (::) обозначают двойную ковалентную связь.
• Пары точек вокруг символов атомов — это неподеленные электронные пары.
• Атом водорода имеет 2 электрона (дуплет).
• Каждый из атомов кислорода и атом азота окружены 8 электронами (октет).
• Формальные заряды ($⁺$ на азоте и $⁻$ на кислороде) показывают смещение электронной плотности.

Ответ: Электронная формула азотной кислоты (с указанием формальных зарядов для одной из резонансных структур):

 .. : o : :: H : Ö : N⁺ .. : : Ö :⁻ ..