Донорно-акцепторный механизм образования связи – механизм образования связи, при котором один из связываемых атомов является донором электронной пары, а другой – акцептором. Проще говора, один атом предоставляет свободную "вакантную" орбиталь, а другой - свою неподеленную электронную пару.
Чтобы решить это задание, нужно для каждого элемента графически указать расположение электроном на внешнем электронном уровне, чтобы увидеть, у какого элемента присутствует неподеленная электронная пара, а у какого - свободная орбиталь. В качестве донора выступают молекулы, в составе которых есть атомы N, O, F, Cl, связанные с атомами иных химических элементов. Акцептором выступает частица, имеющая вакантные электронные уровни. К примеру, это могут быть представители d-семейств, которые имеют незаполненные d-орбитали.
1) H2SO4:
Распишем расположение электронов на атоме кислорода: +816O 1s2 2s22p4 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 5.
Так же распишем серу: +1632S 1s2 2s22p6 3s23p4 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 6.
И, наконец, водород: +11H 1s1 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 3.
Исходя из этого видно, что неподеленные электронные пары есть, а орбиталей свободных нет, значит механизм образования связи - обменный. Данный вариант ответа не подходит.
2) HNO3:
Распишем расположение электронов на атоме азота: +714N 1s2 2s22p3 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 1.
Так же распишем водород: +11H 1s1 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 3.
Распишем расположение электронов на атоме кислорода: +816O 1s2 2s22p4 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 5.
В молекуле азотной кислоты атом азота за счёт трёх неспаренных электронов образует три связи: двойную с атомом кислорода и однократную с другим атомом кислорода, входящим в состав группы ОН. Еще один атом кислорода может быть присоединен к атому азота за счёт донорно-акцепторного взаимодействия.
Рисунок 1.
Предварительно в атоме кислорода следует “загнать” на одну орбиталь неспаренные электроны и освободить тем самым вторую орбиталь. Схематично образование связи может быть представлено следующим образом:
Рисунок 2.
Тот же результат получаем, допуская, что атом азота отдал электрон атому кислорода, превратившись при этом в катион N+, обладающий четырьмя неспаренными электронами. Анион О– имеет только один неспаренный электрон. Образование связи выглядит так:
Рисунок 3.
Таким образом, связь между азотом и кислородом в среднем полуторная:
Рисунок 4.
3) Na2CO3:
Донорно-акцепторный механизм - это механизм образования ковалентной связи, а в данном соединении связь ионная, то есть между ионами Na+ и (CO3)2-. Поэтому сразу можно рассмотреть кислотный остаток.
Распишем расположение электронов на атоме кислорода: +816O 1s2 2s22p4 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ 5.
Далее распишем углерод: +612C 1s2 2s22p2 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ
Видим, что есть неподеленные электронные пары у кислорода, но нет свободной орбитали у углерода, куда бы можно было их принять, значит механизм образования данной связи - обменный (в образовании принимают участие неспаренные валентные электроны). Поэтому данный вариант ответа не подходит.
4) P4:
Распишем расположение электронов на атоме фосфора: +1531P 1s2 2s22p6 3s23p3 ЗДЕСЬ БУДЕТ ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ.
Исходя из графического изображения внешнего электронного уровня фосфора видим, что здесь нет атома - донора, поэтому механизм образования связи - обменный. Не подходит.
5) O3:
Приведем структурную формулу озона для наглядности:
Отрицательный заряд распределяется между двумя атомами кислорода, причем средний атом остается всегда положительным. В итоге имеем полуторную связь между атомами кислорода.
Распишем расположение электронов на атоме кислорода: +816O 1s2 2s22p4 ЗДЕСЬ ДОЛЖНА БЫТЬ ЯЧЕИСТАЯ СТРУКТУРА 5.
В озоне один атом кислорода находится в возбуждённом состоянии (у него спарены все электроны) и проявляет валентность I за счёт свободной орбитали(это кислород с отрицательным зарядом). Атом, который предоставляет ему электронную пару, проявляет валентность III.Напомним, что положительный заряд на кислорода образуется из-за недостатка электронов, а отрицательный из-за избытка электронов. Механизм образования такой связи донорно-акцепторный. И, наконец, третий атом кислорода образовывает 2 связи за счёт неспаренных электронов, при этом имея валентность II. Правильный вариант ответа.