Номер 1005, страница 161 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1005. Приведите электронно-графическую схему строения внешнего электронного слоя атома азота. Исходя из приведённой схемы, кратко поясните, почему низшая степень окисления атома азота равна $-3$, а высшая $- +5$.

Решение

Атом азота (N) является 7-м элементом в периодической системе. Его полная электронная конфигурация $1s^2 2s^2 2p^3$. Внешний (валентный) электронный слой — второй, он содержит 5 электронов, его конфигурация $2s^2 2p^3$.

Электронно-графическая схема строения внешнего электронного слоя атома азота в невозбужденном состоянии выглядит так:

↑↓

2s ↑ ↑ ↑

2p

Из схемы видно, что на 2s-подуровне находится одна спаренная пара электронов, а на 2p-подуровне — три неспаренных электрона, занимающих три отдельные орбитали.

Объяснение низшей степени окисления (–3)

Низшая степень окисления определяется максимальным количеством электронов, которое атом может принять для завершения своего внешнего электронного слоя. Внешний слой атома азота (n=2) становится завершенным, когда на нем находится 8 электронов (конфигурация благородного газа неона, $2s^2 2p^6$). В основном состоянии у азота 5 валентных электронов. Следовательно, для завершения слоя ему необходимо принять $8 - 5 = 3$ электрона. Принимая 3 электрона (например, в соединениях с металлами или водородом), атом азота приобретает отрицательную степень окисления –3.

Ответ: низшая степень окисления азота равна –3, так как для достижения стабильной восьмиэлектронной оболочки атому необходимо принять 3 электрона.

Объяснение высшей степени окисления (+5)

Высшая степень окисления элемента главной подгруппы, как правило, равна номеру группы в периодической системе, что соответствует общему числу валентных электронов. Азот находится в 15-й группе (VА группе) и имеет 5 валентных электронов (два на 2s-подуровне и три на 2p-подуровне). В реакциях с более электроотрицательными элементами (например, с кислородом или фтором) атом азота может отдать все свои 5 валентных электронов, образуя ковалентные полярные связи. В результате смещения электронной плотности от азота, он приобретает свою максимальную положительную степень окисления, равную +5 (например, в оксиде азота(V) $N_2O_5$ или в нитрат-ионе $NO_3^−$).

Ответ: высшая степень окисления азота равна +5, так как атом может отдать все 5 электронов со своего внешнего валентного слоя.