Условие задачи

Составьте схему образования химической связи в молекуле аммиака.

Решение

Дисциплина – химия, теоретическая химия (особенно теория валентных связей и гибридизация атомных орбиталей).

Ниже приводится подробное решение задачи «Составьте схему образования химической связи в молекуле аммиака»:

1. Атомный состав и электронная конфигурация.
• Атом азота (N) имеет электронную конфигурацию: 1s² 2s² 2p³.
• Каждый атом водорода (H) имеет электронную конфигурацию: 1s¹.

2. Гибридизация атома азота.
Чтобы образовать три ковалентные связи с атомами водорода и разместить неподелённую электронную пару, атом азота проводит sp³-гибридизацию. При этом один 2s-орбиталь и три 2p-орбитали комбинируются в четыре sp³-орбитали.
– Из четырех образованных гибридных sp³-орбиталей три занимают неполностью заполненные орбитали для образования связей с водородом, а четвёртая заполняется неподелённой парой электронов.

3. Образование сигма-связей в молекуле.
Каждая из трёх гибридных sp³-орбиталей атома азота, имеющая по одному неспаренному электрону, перекрывается с 1s-орбиталями атомов водорода (в которых находится один электрон). При перекрытии образуются сигма-связи (обозначаются символом σ).
Схематически это можно записать так:
N(sp³) + H(1s) → N—H (σ-связь)

4. Итоговая схема молекулы аммиака.
У азота получаем пирамидальную структуру, где:
– Три направления соответствуют образованным сигма-связям с атомами водорода.
– Четвёртое направление (ориентированное в сторону вершины пирамиды) занято неподелённой парой электронов, что определяет угловую (нететраэдрическую по электронной паре, но триожовую по атомам) молекулярную геометрию.

Подытожим схему образования химической связи в молекуле аммиака:

1. sp³-гибридизация атома азота:
2s + 3·2p → 4·sp³
2. Распределение sp³-орбиталей:
– 3 орбитали для формирования сигма-связей с H:
N(sp³) (по одному электрону) + H(1s) (по одному электрону) → σ-связь
– 1 орбиталь для неподелённой пары.
3. Образование трёх N—H сигма-связей, что ведёт к стабильной пирамидальной молекуле NH₃.

Таким образом, схема образования химической связи в молекуле аммиака включает сп³-гибридизацию атома азота, образование трёх сигма-связей между атомом азота и атомами водорода и размещение неподелённой пары электронов на оставшейся sp³-орбитали азота.