Номер 5, страница 76 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

5. Назовите механизм образования связи между атомами, имеющими следующие электронно-графические схемы внешних электронных оболочек:

а) $\boxed{\uparrow}$ и $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow\downarrow}$

б) $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}$ и $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\downarrow}\boxed{\phantom{\uparrow}}\boxed{\phantom{\uparrow}}$

в) $\boxed{\downarrow}$ и $\boxed{\uparrow\downarrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}\boxed{\uparrow}$

а) Проанализируем электронно-графические схемы внешних электронных оболочек представленных атомов.

Первый атом имеет электронную конфигурацию внешнего слоя ns¹, что соответствует одному неспаренному электрону на s-орбитали. Например, это может быть атом водорода (H) или щелочного металла (Li, Na).

Второй атом имеет электронную конфигурацию внешнего слоя ns²np⁵. На s-орбитали находится электронная пара, а на p-подуровне — две электронные пары и один неспаренный электрон. Такая конфигурация характерна для атомов галогенов (F, Cl, Br).

Связь между этими двумя атомами образуется за счет обобществления неспаренных электронов. Каждый атом предоставляет по одному неспаренному электрону для формирования общей электронной пары. Такой механизм образования ковалентной связи называется обменным. В результате перекрывания s-орбитали первого атома и p-орбитали второго атома образуется ковалентная σ-связь.

Например, при взаимодействии атома водорода (1s¹) и атома фтора (2s²2p⁵) образуется молекула фтороводорода (HF).

Ответ: обменный механизм.

б) Рассмотрим электронно-графические схемы для второго случая.

Первый атом имеет конфигурацию внешнего слоя ns²np³. У этого атома есть одна неподеленная электронная пара на s-орбитали и три неспаренных электрона на p-орбиталях. Эта конфигурация соответствует элементу 15-й группы, например, азоту (N) или фосфору (P). Такой атом, имея неподеленную пару, может выступать в роли донора электронной пары.

Второй атом имеет конфигурацию внешнего слоя ns²np¹. У него есть одна неподеленная пара на s-орбитали, один неспаренный электрон на p-орбитали и две вакантные (свободные) p-орбитали. Эта конфигурация соответствует элементу 13-й группы, например, бору (B) или алюминию (Al). Такой атом, имея вакантную орбиталь, может выступать в роли акцептора электронной пары.

Химическая связь между такими атомами может образоваться по донорно-акцепторному механизму. Атом-донор (первый атом) предоставляет свою неподеленную электронную пару атому-акцептору (второму атому), который предоставляет для этой пары свою вакантную орбиталь. В результате образуется ковалентная связь, в которой оба электрона изначально принадлежали одному атому (донору).

Классическим примером такой связи является образование иона аммония $NH_4^+$ из молекулы аммиака $NH_3$ (донор) и иона водорода $H^+$ (акцептор), или образование комплексного соединения $H_3N:BF_3$. В данном случае показано взаимодействие на уровне атомов, где первый атом является донором, а второй — акцептором.

Ответ: донорно-акцепторный механизм.

в) Проанализируем последнюю пару атомов.

Первый атом имеет конфигурацию внешнего слоя ns¹, то есть один неспаренный электрон на s-орбитали. Это может быть, например, атом водорода (H) или щелочного металла.

Второй атом имеет конфигурацию внешнего слоя ns²np³. У него одна неподеленная электронная пара на s-орбитали и три неспаренных электрона на p-орбиталях. Пример такого атома — азот (N) или фосфор (P).

Связь между этими атомами образуется путем спаривания неспаренного s-электрона первого атома и одного из трех неспаренных p-электронов второго атома. Каждый из атомов вносит по одному электрону в общую связывающую пару. Это обменный механизм образования ковалентной связи. Например, так образуется связь в молекуле амида натрия $NaNH_2$ между атомом натрия и азота, или одна из связей N-H в молекуле аммиака $NH_3$.

Ответ: обменный механизм.