Номер 5, страница 69 - гдз по химии 8 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Власовец

Для решения задачи необходимо определить химический элемент по его атомному номеру, затем установить формулу его летучего водородного соединения, составить схему образования связи в этой молекуле и указать направление смещения электронной плотности.

Определение элемента и его летучего водородного соединения

Элемент с атомным номером 7 - это Азот ($ \mathrm{N} $). Он находится во 2-м периоде, V группе главной подгруппы (группа 15) Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Электронная конфигурация атома азота: $ 1s^2 2s^2 2p^3 $. На внешнем энергетическом уровне атом азота имеет 5 электронов (2s² 2p³). Для завершения внешней электронной оболочки (до стабильного октета) атому азота необходимо 3 электрона.

Летучее водородное соединение азота - это аммиак, $ \mathrm{NH_3} $. В этой молекуле атом азота образует 3 ковалентные связи с тремя атомами водорода, предоставляя каждому водороду по одному электрону и принимая от каждого водорода по одному электрону. При этом на атоме азота остается одна неподеленная электронная пара.

Ответ: Элемент - Азот ($ \mathrm{N} $), его летучее водородное соединение - Аммиак ($ \mathrm{NH_3} $).

Схема образования химической связи в молекуле летучего водородного соединения, образованного элементом с атомным номером 7

Атом Азота ($ \mathrm{N} $): $ Z=7 $, электронная конфигурация $ 1s^2 2s^2 2p^3 $. Валентные электроны: 5. Атом имеет три неспаренных электрона в 2p-орбиталях, которые могут участвовать в образовании ковалентных связей, и одну неподеленную электронную пару на 2s-орбитали.

Атом Водорода ($ \mathrm{H} $): $ Z=1 $, электронная конфигурация $ 1s^1 $. Валентный электрон: 1.

Схема образования ковалентных связей в $ \mathrm{NH_3} $ (по Льюису):

$ \text{3H} \cdot \quad + \quad \overset{\cdot \cdot}{\underset{\cdot}{\mathrm{N}}} \cdot \quad \rightarrow \quad \text{H} \colon \underset{\text{H}}{\overset{\cdot \cdot}{\mathrm{N}}} \colon \text{H} $

Или в структурной формуле, где черта обозначает ковалентную связь (общую электронную пару):

$ \text{H} - \underset{\text{H}}{\overset{\cdot \cdot}{\mathrm{N}}} - \text{H} $

Атом азота в молекуле аммиака имеет 8 электронов на внешней оболочке (3 общие электронные пары и 1 неподеленная электронная пара), а каждый атом водорода имеет по 2 электрона (одну общую электронную пару), что соответствует стабильным электронным конфигурациям (октету для азота и дублету для водорода).

Ответ: Схема образования связи в молекуле $ \mathrm{NH_3} $ показана выше.

Направление смещения электронной плотности

Направление смещения электронной плотности в ковалентной связи определяется разностью электроотрицательностей атомов. Электроотрицательность (ЭО) по Полингу:

$ \text{ЭО(N)} \approx 3.04 $

$ \text{ЭО(H)} \approx 2.20 $

Так как электроотрицательность атома азота (3.04) значительно выше электроотрицательности атома водорода (2.20), общие электронные пары в связях N-H смещаются в сторону более электроотрицательного атома азота. Это приводит к появлению частичного отрицательного заряда ($ \delta^- $) на атоме азота и частичных положительных зарядов ($ \delta^+ $) на атомах водорода.

Направление смещения электронной плотности в каждой связи N-H можно показать стрелкой от атома водорода к атому азота:

$ \overset{\delta^+}{\mathrm{H}} \rightarrow \overset{\delta^-}{\mathrm{N}} \leftarrow \overset{\delta^+}{\mathrm{H}} $

$ \quad \quad \quad \quad \quad \uparrow $

$ \quad \quad \quad \quad \quad \overset{\delta^+}{\mathrm{H}} $

Молекула аммиака имеет пирамидальную форму с атомом азота в вершине и тремя атомами водорода в основании. Из-за полярности связей N-H и наличия неподеленной электронной пары на атоме азота, молекула аммиака является полярной, и её суммарный дипольный момент направлен от атомов водорода к атому азота.

Ответ: Электронная плотность смещается от атомов водорода к атому азота.