Номер 1, страница 120 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 33. Оксид углерода(II) - угарный газ. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 120.

Условие.

1. Охарактеризуйте процесс образования молекул $CO$ и ионов $\text{NH}_4^+$ и $\text{H}_3\text{O}^+$. Что в этих процессах общего?

Решение.

Решение 2.

Решение

Процесс образования молекулы оксида углерода(II) (CO)

Молекула оксида углерода(II), или угарного газа, состоит из одного атома углерода и одного атома кислорода. Рассмотрим их электронное строение.

Атом углерода ($C$) имеет электронную конфигурацию $1s^22s^22p^2$ и 4 валентных электрона. Атом кислорода ($O$) имеет конфигурацию $1s^22s^22p^4$ и 6 валентных электронов.

Образование химической связи в молекуле $CO$ можно описать следующим образом:

1. Сначала образуется двойная ковалентная связь за счет спаривания двух неспаренных электронов от атома углерода и двух неспаренных электронов от атома кислорода. Это происходит по обменному механизму, где каждый атом предоставляет по одному электрону для каждой связи. В результате образуются одна $\sigma$-связь и одна $\pi$-связь.
2. После образования двойной связи у атома кислорода на внешней оболочке оказывается 8 электронов (октет), а у атома углерода — только 6 (секстет).
3. Для достижения стабильного состояния (октета) у атома углерода, образуется третья связь по донорно-акцепторному механизму. Атом кислорода, имеющий неподеленную электронную пару, выступает в роли донора, а атом углерода, имеющий вакантную p-орбиталь, — в роли акцептора. Кислород предоставляет свою электронную пару для образования общей связи.

Таким образом, в молекуле оксида углерода(II) существует тройная связь ($C \equiv O$), состоящая из двух ковалентных связей, образованных по обменному механизму, и одной ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму.

Ответ: Молекула оксида углерода(II) образуется путем формирования двух ковалентных связей по обменному механизму и одной ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму, где донором электронной пары является атом кислорода, а акцептором — атом углерода.

Процесс образования иона аммония ($NH_4^+$)

Ион аммония образуется при взаимодействии молекулы аммиака ($NH_3$) с ионом водорода ($H^+$), который представляет собой протон.

1. Молекула аммиака ($NH_3$) имеет у центрального атома азота ($N$) одну неподеленную пару валентных электронов. Атом азота в аммиаке уже имеет завершенный электронный октет.
2. Ион водорода ($H^+$) представляет собой протон, у которого полностью отсутствует электронная оболочка, но есть свободная (вакантная) 1s-орбиталь.
3. Образование иона аммония происходит по донорно-акцепторному механизму. Атом азота в молекуле аммиака выступает в роли донора, предоставляя свою неподеленную пару электронов, а ион водорода выступает в роли акцептора, предоставляя свою вакантную орбиталь.

В результате образуется четвертая ковалентная связь $N-H$, и возникает катион аммония $NH_4^+$. Схема процесса: $H_3N: + H^+ \rightarrow [H_3N \rightarrow H]^+$. Все четыре связи $N-H$ в ионе аммония становятся равноценными.

Ответ: Ион аммония ($NH_4^+$) образуется в результате присоединения протона ($H^+$) к молекуле аммиака ($NH_3$) по донорно-акцепторному механизму. Донором электронной пары является атом азота, а акцептором — ион водорода.

Процесс образования иона гидроксония ($H_3O^+$)

Ион гидроксония образуется при взаимодействии молекулы воды ($H_2O$) с ионом водорода ($H^+$).

1. Молекула воды ($H_2O$) имеет у центрального атома кислорода ($O$) две неподеленные пары валентных электронов. Атом кислорода в воде имеет завершенный электронный октет.
2. Ион водорода ($H^+$) имеет вакантную 1s-орбиталь.
3. Подобно образованию иона аммония, ион гидроксония образуется по донорно-акцепторному механизму. Атом кислорода в молекуле воды (донор) предоставляет одну из своих неподеленных электронных пар иону водорода (акцептор).

В результате образуется третья ковалентная связь $O-H$, и возникает катион гидроксония $H_3O^+$. Схема процесса: $H_2\ddot{O}: + H^+ \rightarrow [H_2\ddot{O} \rightarrow H]^+$.

Ответ: Ион гидроксония ($H_3O^+$) образуется в результате присоединения протона ($H^+$) к молекуле воды ($H_2O$) по донорно-акцепторному механизму. Донором электронной пары является атом кислорода, а акцептором — ион водорода.

Что общего в этих процессах?

При рассмотрении механизмов образования молекулы оксида углерода(II), иона аммония и иона гидроксония выявляется общая черта.

• В молекуле $CO$ одна из трех связей является донорно-акцепторной.
• В ионе $NH_4^+$ связь с присоединившимся протоном является донорно-акцепторной.
• В ионе $H_3O^+$ связь с присоединившимся протоном также является донорно-акцепторной.

Во всех трех случаях одна из частиц (донор) имеет неподеленную электронную пару, а другая частица (акцептор) имеет свободную электронную орбиталь. Связь образуется за счет того, что донор предоставляет свою электронную пару в общее пользование с акцептором.

Ответ: Общим для процессов образования молекулы оксида углерода(II), ионов аммония и гидроксония является наличие ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму.