Номер 376, страница 58 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

376. Приведите электронную формулу и электронно-графическую схему атома азота. Какое число химических связей и какого типа может образовывать атом азота с атомами водорода?

Приведите электронную формулу и электронно-графическую схему атома азота.

Азот (N) — химический элемент, расположенный в периодической системе под номером 7. Это означает, что нейтральный атом азота содержит 7 протонов в ядре и 7 электронов на электронных оболочках.

Распределение этих электронов по энергетическим уровням и подуровням описывается электронной формулой. Для атома азота она имеет следующий вид: $N\ 1s^22s^22p^3$.

Электронно-графическая схема наглядно показывает распределение электронов по атомным орбиталям. Для валентных электронов атома азота (электронов внешнего, второго энергетического уровня) схема выглядит так:

$ _7N \quad \dots 2s^22p^3 \quad \implies \quad \underset{2s}{\boxed{\uparrow\downarrow}} \ \ \underset{2p}{\boxed{\uparrow\ }\boxed{\uparrow\ }\boxed{\uparrow\ }} $

Эта схема показывает, что на 2s-подуровне находится одна пара спаренных электронов с противоположными спинами, а на 2p-подуровне — три неспаренных электрона, которые, в соответствии с правилом Хунда, занимают три разные орбитали и имеют одинаковые (параллельные) спины.

Ответ: Электронная формула атома азота: $1s^22s^22p^3$. Электронно-графическая схема валентного уровня: $\underset{2s}{\boxed{\uparrow\downarrow}} \ \ \underset{2p}{\boxed{\uparrow\ }\boxed{\uparrow\ }\boxed{\uparrow\ }}$.

Какое число химических связей и какого типа может образовывать атом азота с атомами водорода?

Атом азота может образовывать химические связи с атомами водорода двумя основными способами, что определяет число и тип связей.

Число химических связей:

1.По обменному механизму: Атом азота имеет три неспаренных электрона на 2p-орбиталях. За счет образования общих электронных пар с тремя атомами водорода (каждый из которых имеет по одному $1s^1$ электрону), атом азота формирует три химические связи. В результате образуется молекула аммиака ($NH_3$).

2.По донорно-акцепторному механизму: Атом азота в молекуле аммиака имеет неподеленную электронную пару на 2s-орбитали. Эта пара может быть использована для образования четвертой связи, если атом азота выступит в роли донора, а другая частица (например, ион водорода $H^+$, имеющий вакантную 1s-орбиталь) — в роли акцептора. Так образуется катион аммония ($NH_4^+$).

Тип химических связей:

Связь между атомом азота и атомом водорода является ковалентной полярной. Это обусловлено тем, что азот является более электроотрицательным элементом (ЭО ≈ 3.04) по сравнению с водородом (ЭО ≈ 2.20). Из-за этой разницы общие электронные пары смещаются к атому азота, в результате чего на нем возникает частичный отрицательный заряд ($δ^−$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($δ^+$). Связь, образованная по донорно-акцепторному механизму, также является ковалентной, и после ее образования все четыре связи N-H в ионе аммония становятся идентичными и полярными.

Ответ: Атом азота может образовывать с атомами водорода три ковалентные полярные связи (по обменному механизму) в молекуле аммиака ($NH_3$) или четыре ковалентные полярные связи (одна из которых образуется по донорно-акцепторному механизму) в ионе аммония ($NH_4^+$).