PENTRU PROFESORII ȘCOLILOR SECȚIUNI,
STUDENȚI DIN UNIVERSITATEA PEDAGOGICĂ ȘI ȘCOLII DE SCHIMB 9-10 CLASE,
DUMNEAVOASTRĂ PENTRU REDUCEREA CHIMIEI ȘI A ȘTIINȚEI NATURALE
TASTE DE LABORATOR DE TEXT PRACTICI DE LABORATOR Povești științifice pentru citire
§ 4.10. Donor-acceptor
metoda de lipire
Ați studiat metoda de formare a legăturii, în care fiecare atom dă câte un electron; această metodă se numește covalentă.
Un alt mod de a forma legătura este acela că un atom furnizează o pereche de electroni care se află într-o stare pereche cu orbitele sale, iar celălalt atom este un orbital liber, neocupat. Ca rezultat, se formează o legătură, formată dintr-o pereche de electroni, acum comună pentru ambii atomi. Această metodă se numește donator-acceptor. iar legătura însăși este uneori numită donator-acceptor. Legăturile formate prin metode covalente și donatoare-acceptoare diferă numai în ceea ce privește originea și în proprietățile lor nu diferă. Legătura donator-acceptor este numită și cea de coordonare.
O particulă (atom, ion, moleculă) care furnizează o pereche de electroni este numită donator; O particulă care oferă o celulă liberă (celulă), adică o pereche de electroni care acceptă, se numește acceptor.
Molecula de hidrogen poate fi format în două moduri: prin covalentă - a doi atomi de hidrogen și donor-acceptor de protoni H + (hidrogen nucleu), care nu are electroni și hidrogen ionii H - cu doi electroni (Figura 4.20.). Ca urmare a acestor două reacții, se obțin molecule absolut identice de hidrogen.
Ris.4.20.
Metoda donator-acceptor
formarea legăturii chimice
Formarea unei legături chimice printr-un mecanism donor-acceptor este un fenomen foarte comun. Cu ajutorul acestuia, se explică existența ionilor de amoniu, hidroxionului H3O + și a unui număr imens de alte ioni și molecule.
Nu este surprinzător faptul că astfel de particule diferite în compoziție, cum ar fi CH4. NH3. , H20 sau H3O +. au o structură spațială similară (unghiuri aproape identice între legături)! Cum pot explica asta?
Dacă NH3 amoniac este trecut printr-o soluție apoasă de acid clorhidric HCI (acid clorhidric), reacția are loc:
HCI și NH4Cl în soluția apoasă se comportă ca electroliți puternici și sunt în stare ionică, deci este mai corect să se scrie ecuația de reacție în formă ionică:
sau în forma ionică abreviată:
Se pune întrebarea: ca într-o moleculă NH3 neutră. unde sunt pline toate orbitalele electronice, există o legătură cu protonul și se formează un ion cu patru legături chimice? Moleculei de amoniac de valență Orbitali patru atomi de azot (unul 2s și trei 2P) sunt capabili să sp3 hibridizare. Trei dintre ei sunt implicați în legătură cu atomii de hidrogen într-un mod covalent. O orbitală rămasă este umplută cu o pereche de electroni naturali ai atomului de azot (Figura 4.21). Este orbital cu o pereche de electroni care interacționează cu protonul, nucleul atomului de hidrogen, care nu are electronii.
Fig. 4.21.
Schema de formare a ionilor
metoda donor-acceptor
Astfel, atomul de azot din molecula de amoniac joacă rolul unui donator de perechi de electroni, iar protonul este rolul unui acceptor:
În ion, toate legăturile, în ciuda originii lor diferite, sunt echivalente energetic și toate unghiurile dintre legături sunt 109 ° 28 ', ca în molecula de metan CH4.
Rețineți că unghiurile egale între legăturile și relațiile de echivalență de energie în ionul spunând că taxa de ioni este distribuită în mod uniform în toate relațiile sale și nu fixate pe orice comunicare specială.
În ionul de amoniu (sau în molecula de hidroxid de amoniu NH4OH), atomul de azot ocupă o poziție centrală și se numește agent de complexare. În jurul ei sunt localizați sau, cum se spune, coordonați, patru atomi de hidrogen echivalenți. Acestea sau alte particule similare se numesc liganzi și formează o sferă de coordonare internă. Numărul de liganzi care înconjoară agentul de complexare se numește numărul de coordonare. În ion, numărul de coordonare al atomului de azot este de patru.
Numărul de coordonare poate coincide cu valoarea valenței, dar acesta depășește deseori acest lucru. Un tip similar de compus, numărul de legături chimice în care este mai mare decât valența, se numesc obligațiuni de coordonare. sau complex. Există atât de mulți astfel de compuși încât chimia compușilor complexi este menționată în chimie.
Foarte important în chimia apei și a soluțiilor apoase este hidroxionul de ioni H3O +. Apa este un electrolit foarte slab, iar moleculele sale sunt foarte slab descompuse în ionii de hidrogen H + și în ionii de hidroxid OH -. adică disociază:
Cu toate acestea, existența unui "gol" (fără electron) a unui proton mic încărcat în apă este absolut incredibilă și, dacă se formează, se combină imediat cu o moleculă de apă:
prin urmare, este mai corect să notăm ecuația de disociere a apei în această formă:
În soluțiile acide nu există, de asemenea, ioni de hidrogen liber și există numai ioni de hidroniu. Totuși, ionii de hidroniu înșiși sunt înconjurați de scoici de molecule de apă și nu pot fi considerați liberi. În soluțiile de apă și alcaline, nu există ioni de hidroxid liber OH -. Ele sunt legate de moleculele de apă. În acest sens, ideea de ioni liberi se aplică numai stării gazului materiei.
Astfel, în hidroxidul de ioni H3O +, numărul de coordonare al atomului de oxigen este de trei. Desenați o diagramă a structurii acestui ion.
La trecerea prin soluția apoasă de amoniac se formează în care molecula conține hidroxid de amoniu NH4OH, bază slabă, disociindu într-o mică măsură cu ionii de amoniu și ionii de hidroxid OH -.
Ce fel de conexiune sunt ionii conectați și OH -. În moleculele NH4OH, legătura NH4-OH este polară. Ionul de hidroxid din acest compus intră în așa-numita sferă de coordonare exterioară. Limita sferei interioare atunci când se scrie formula unui compus complex este separată de sfera exterioară prin paranteze pătrate, de exemplu, formula NH4OH poate fi scrisă sub forma [NH4] OH.
Lista de concepte și cuvinte noi și uitate
Modul donator-acceptor de formare a legăturii;
donor-acceptor;
donator;
acceptor;
agent de complexare;
ligand;
sfera de coordonare internă;
număr de coordonare;
coordonare sau conexiuni complexe;
ionul hidroniu;
sfera de coordonare externă.
OBIECTIVE ȘI ÎNTREBĂRI
1. Explicați motivele interacțiunii dintre ionul de hidrogen H + și molecula de apă cu formarea ionului hidroxidic H3O +.
2. De ce sunt unghiurile dintre legăturile din molecula H2O și ionul H3O + aproximativ egale (tetraedrale)?
3. Cum explicați motivul pentru aproximativ aceleași unghiuri între legături în molecule diferite și ioni ca metanul CH4. amoniac NH3. apă H20, ion de amoniu, ion hidroniu H3O +.
4. Traduceți în rusă.