Номер 396, страница 79 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

396. Определите число элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в молекуле аммиака и ионе аммония. Составьте электронную и графическую формулы молекулы аммиака и иона аммония. Какое число электронных пар участвует в образовании ковалентных связей в молекуле аммиака и ионе аммония?

Определите число элементарных частиц (электронов, протонов и нейтронов) в молекуле аммиака и ионе аммония.

Дано:

Для решения задачи воспользуемся данными из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева для наиболее распространенных изотопов.

Азот (N): Порядковый номер $Z = 7$, массовое число $A = 14$.

Водород (H): Порядковый номер $Z = 1$, массовое число $A = 1$.

Найти:

Число протонов ($p^+$), нейтронов ($n^0$) и электронов ($e^-$) в молекуле аммиака ($NH_3$) и ионе аммония ($NH_4^+$).

Решение:

1. Определим число частиц в атомах:

• Атом азота (N) содержит: $p^+ = Z = 7$; $e^- = Z = 7$; $n^0 = A - Z = 14 - 7 = 7$.
• Атом водорода (H) содержит: $p^+ = Z = 1$; $e^- = Z = 1$; $n^0 = A - Z = 1 - 1 = 0$.

2. Расчет для молекулы аммиака ($NH_3$):

• Число протонов: $p^+(NH_3) = p^+(N) + 3 \cdot p^+(H) = 7 + 3 \cdot 1 = 10$.
• Число электронов: молекула электронейтральна, поэтому число электронов равно числу протонов. $e^-(NH_3) = 10$.
• Число нейтронов: $n^0(NH_3) = n^0(N) + 3 \cdot n^0(H) = 7 + 3 \cdot 0 = 7$.

3. Расчет для иона аммония ($NH_4^+$):

• Число протонов: $p^+(NH_4^+) = p^+(N) + 4 \cdot p^+(H) = 7 + 4 \cdot 1 = 11$.
• Число электронов: ион имеет заряд $+1$, что означает потерю одного электрона по сравнению с общим числом протонов. $e^-(NH_4^+) = (p^+(N) + 4 \cdot p^+(H)) - 1 = (7 + 4) - 1 = 10$.
• Число нейтронов: $n^0(NH_4^+) = n^0(N) + 4 \cdot n^0(H) = 7 + 4 \cdot 0 = 7$.

Ответ:

В молекуле аммиака ($NH_3$) содержится: 10 протонов, 10 электронов, 7 нейтронов.

В ионе аммония ($NH_4^+$) содержится: 11 протонов, 10 электронов, 7 нейтронов.

Составьте электронную и графическую формулы молекулы аммиака и иона аммония.

Молекула аммиака ($NH_3$)

Атом азота имеет 5 валентных электронов ($2s^22p^3$), а атом водорода — 1 валентный электрон ($1s^1$). В молекуле аммиака атом азота образует три ковалентные полярные связи с тремя атомами водорода по обменному механизму. У атома азота остается одна неподеленная электронная пара.

Электронная формула (формула Льюиса):

 H .. H : N : H 

Графическая формула (структурная формула):

 H | H - N - H .. 

Ион аммония ($NH_4^+$)

Ион аммония образуется при присоединении иона водорода ($H^+$) к молекуле аммиака ($NH_3$) по донорно-акцепторному механизму. Атом азота (донор) предоставляет свою неподеленную электронную пару, а ион водорода (акцептор) предоставляет свою свободную 1s-орбиталь. В результате образуется четвертая ковалентная связь. Все четыре связи $N-H$ в ионе аммония равноценны.

Электронная формула (формула Льюиса):

 [ H ]+ .. [H : N : H] .. [ H ] 

Графическая формула (структурная формула):

 [ H ]+ [ | ] [H - N - H] [ | ] [ H ] 

Ответ: Формулы представлены выше.

Какое число электронных пар участвует в образовании ковалентных связей в молекуле аммиака и ионе аммония?

В молекуле аммиака ($NH_3$) атом азота связан с тремя атомами водорода тремя одинарными связями. Каждая одинарная связь представляет собой одну общую электронную пару. Следовательно, в образовании ковалентных связей участвуют 3 электронные пары.

В ионе аммония ($NH_4^+$) атом азота связан с четырьмя атомами водорода четырьмя одинарными связями. Следовательно, в образовании ковалентных связей участвуют 4 электронные пары.

Ответ: В молекуле аммиака в образовании ковалентных связей участвуют 3 электронные пары, а в ионе аммония — 4 электронные пары.