Номер 1076, страница 172 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1076. Сколько и каких химических связей образует атом азота в молекуле азотной кислоты? По какому механизму образуются эти связи?

Решение

Молекула азотной кислоты имеет химическую формулу $HNO_3$. Чтобы определить количество и тип химических связей, образованных атомом азота, необходимо рассмотреть ее структурное строение. В молекуле азотной кислоты центральным атомом является атом азота.

Электронная конфигурация валентного уровня атома азота — $2s^22p^3$. Это означает, что у него есть одна неподеленная электронная пара на $2s$-орбитали и три неспаренных электрона на $2p$-орбиталях. Следовательно, азот может образовывать три ковалентные связи по обменному механизму (за счет неспаренных электронов) и одну ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму (предоставляя свою электронную пару).

В молекуле азотной кислоты атом азота образует связи с тремя атомами кислорода следующим образом:

Во-первых, одна одинарная ковалентная связь образуется с атомом кислорода гидроксильной группы (–OH). Эта связь (N–O) формируется по обменному механизму за счет одного неспаренного $p$-электрона азота и одного неспаренного электрона кислорода.

Во-вторых, одна двойная ковалентная связь (N=O) образуется со вторым атомом кислорода. Она состоит из одной $\sigma$- и одной $\pi$-связи, которые также формируются по обменному механизму. Для их образования азот использует два оставшихся неспаренных $p$-электрона.

В-третьих, одна одинарная ковалентная связь с третьим атомом кислорода. Эта связь образуется по донорно-акцепторному механизму. Атом азота, использовав все свои неспаренные электроны, выступает в роли донора, предоставляя свою неподеленную электронную пару ($2s^2$) атому кислорода, который является акцептором, предоставляя для этого свободную орбиталь.

Таким образом, атом азота в молекуле $HNO_3$ образует всего четыре ковалентные связи: одну двойную и две одинарные. Три из этих связей образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному.

Ответ: В молекуле азотной кислоты ($HNO_3$) атом азота образует четыре ковалентные связи: одну двойную (N=O) и две одинарные (одна из них N–OH). Три связи (одна одинарная и одна двойная) образуются по обменному механизму, а одна одинарная связь — по донорно-акцепторному механизму, где азот является донором электронной пары.