Гибридизация аммиака NH3 sp3, треугольная пирамидальная форма, угол связи 107, неподеленная пара,... скачать в хорошем качестве

Гибридизация аммиака NH3 sp3, треугольная пирамидальная форма, угол связи 107, неподеленная пара,...

Привет, студенты... добро пожаловать на онлайн-курс Adichemistry. Сегодня мы рассмотрим гибридизацию и образование связей в молекуле аммиака и выясним причины её характерной пирамидальной формы. Меня зовут Адитья Вардхан, я основатель AdiChemistry.com, Варангал. Задавайте вопросы в комментариях ниже. ===================== Прежде чем перейти к гибридизации, давайте рассмотрим образование связей в молекуле аммиака, используя модель Льюиса. В этой молекуле центральным атомом является азот. Он отдаёт три неспаренных электрона для образования связи, в то время как каждый атом водорода отдаёт один электрон, в результате чего атом азота образует три связи. Однако одна лишь модель Льюиса не даёт представления о форме молекулы или валентных углах. Чтобы понять эти аспекты, нам необходимо использовать теорию валентных связей и концепцию гибридизации, первоначально предложенную Лайнусом Полингом. ================== Начнём с изучения электронной конфигурации атома азота. Вы знаете, что его атомный номер равен 7. Его основная электронная конфигурация — 1s² 2s² 2p3, что можно выразить как 1s² 2s² 2px¹ py¹ и pz1. Эта конфигурация содержит пять валентных электронов, из которых только три неспаренные, что позволяет азоту образовывать три ковалентные связи. Однако перед образованием связи азот подвергается гибридизации, что повышает стабильность молекулы. ===================== Поскольку в гибридизации участвуют всего четыре атомные орбитали, образуются только четыре sp3-гибридные орбитали. Напомним, что количество образующихся гибридных орбиталей равно количеству атомных орбиталей, участвующих в гибридизации. Эти гибридные орбитали расположены в пространстве вокруг ядра атома азота тетраэдрически, образуя углы 109 градусов 28 минут друг с другом. Такое тетраэдрическое расположение является наиболее устойчивой конфигурацией для четырёх орбиталей в пространстве. ============== Эти гибридные орбитали впоследствии занимают 5 электронов. Согласно правилу Хунда, изначально все четыре гибридные орбитали заполнены по одному электрону каждая. Только после этого пятый электрон образует пару. В результате образуются одна полностью заполненная и три частично заполненные sp3-гибридные орбитали. =========== Наполовину заполненные sp3-гибридные орбитали образуют сигма-связи, перекрываясь с наполовину заполненными s-орбиталями атомов водорода. Это приводит к образованию трёх сигма-связей sp3-s вокруг центрального атома азота. Стоит отметить, что сигма-связи образуются, когда перекрытие орбиталей происходит вдоль межъядерной оси атомов, участвующих в образовании связи. Таким образом, вокруг азота образуются четыре электронные пары. Из них пара электронов, не участвующая в образовании связи, называется неподелённой парой, а пары, участвующие в образовании связи, называются связевыми парами. ============= «Поскольку неподелённая пара притягивается только одним ядром, она занимает больше места и оказывает более сильное отталкивание на другие электронные пары по сравнению со связанными парами». ============ «Для ясности мы представляем пары связей линиями вместо использования орбитальных диаграмм». ========== «Из-за более сильного отталкивания между неподелёнными парами и парами связей по сравнению с отталкиванием между парами связей, связи слегка отталкиваются от неподелённой пары». ============ «Это приводит к уменьшению угла связи HNH до 107 градусов». =========== «Молекула аммиака принимает пирамидальную форму. Её структуру также можно описать как тетраэдрическую с одной неподелённой парой электронов у аммиака. Однако при обсуждении её формы её обычно называют пирамидальной».