Номер 3, страница 25 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. В какой молекуле, $H_2O$ или $NH_3$, ковалентные связи более полярные? Составьте структурные формулы этих молекул и укажите знаки частичных зарядов на атомах.

Решение

Полярность ковалентной связи определяется разностью электроотрицательностей ($\Delta \text{ЭО}$) атомов, образующих эту связь. Чем больше эта разность, тем связь является более полярной. Для ответа на вопрос необходимо сравнить полярность связей $O-H$ в молекуле воды ($H_2O$) и $N-H$ в молекуле аммиака ($NH_3$).

Используем значения электроотрицательности элементов по шкале Полинга:
- Электроотрицательность водорода (H) $\approx 2.20$
- Электроотрицательность азота (N) $\approx 3.04$
- Электроотрицательность кислорода (O) $\approx 3.44$

Рассчитаем разность электроотрицательностей для каждой связи.

Для связи $O-H$ в молекуле воды:
$\Delta \text{ЭО}(O-H) = \text{ЭО}(O) - \text{ЭО}(H) = 3.44 - 2.20 = 1.24$

Для связи $N-H$ в молекуле аммиака:
$\Delta \text{ЭО}(N-H) = \text{ЭО}(N) - \text{ЭО}(H) = 3.04 - 2.20 = 0.84$

Сравнивая полученные значения ($1.24 > 0.84$), можно сделать вывод, что разность электроотрицательностей для связи $O-H$ больше, чем для связи $N-H$. Следовательно, ковалентные связи в молекуле воды являются более полярными.

Теперь составим структурные формулы этих молекул и укажем на атомах знаки частичных зарядов. Частичный заряд возникает из-за смещения общей электронной пары к более электроотрицательному атому. На этом атоме возникает частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атоме с меньшей электроотрицательностью — частичный положительный заряд ($\delta+$).

Структурная формула воды ($H_2O$)
Атом кислорода более электроотрицателен, чем атомы водорода, поэтому электронная плотность смещена к нему. На атоме кислорода образуется частичный отрицательный заряд ($2\delta-$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($\delta+$). Молекула имеет угловое строение.
$H^{\delta+} - O^{2\delta-} - H^{\delta+}$

Структурная формула аммиака ($NH_3$)
Атом азота более электроотрицателен, чем атомы водорода, поэтому он притягивает общие электронные пары. На атоме азота возникает частичный отрицательный заряд ($3\delta-$), а на атомах водорода — частичные положительные ($\delta+$). Молекула имеет форму тригональной пирамиды.

$H^{\delta+}$
|
$H^{\delta+} - N^{3\delta-} - H^{\delta+}$

Ответ: Ковалентные связи более полярные в молекуле $H_2O$, так как разность электроотрицательностей между атомами кислорода и водорода ($\Delta \text{ЭО} = 1.24$) больше, чем между атомами азота и водорода в аммиаке ($\Delta \text{ЭО} = 0.84$). Структурные формулы с указанием частичных зарядов: для воды $H^{\delta+} - O^{2\delta-} - H^{\delta+}$; для аммиака атом азота ($N^{3\delta-}$) соединен с тремя атомами водорода ($H^{\delta+}$).