До якого атома буде зміщуватися електронна густина хімічного зв’язку в молекулі NH₃?
Електронна густина хімічного зв’язку в молекулі NH₃ зміщуватиметься до атома Нітрогену. Це явище обумовлено більшою електронегативністю Нітрогену порівняно з Гідрогеном.
Електронегативність — це міра здатності атома притягувати до себе електрони. Чим більша електронегативність, тим більше атом здатний притягувати електрони. В молекулі NH₃ Нітроген має електронегативність 3,0, тоді як Гідроген — лише 2,2. Тому атом Нітроген притягує до себе електрони сильніше, ніж атоми Гідрогену.
Як наслідок, електронна густина зв’язків N-H поляризується в бік Нітрогену, а області простору, де ймовірність знаходження електронів найвища, концентруються ближче до атома Нітрогену. Це призводить до часткового позитивного заряду на атомах Гідрогену та часткового негативного заряду на атомі Нітрогену.
Поляризація електронної густини має важливе значення для реакційності молекули NH₃. Частково позитивні атоми Гідрогену роблять молекулу сприйнятливою до електрофільних атак, тобто атак частинками, які мають надлишок електронів. А частково негативний атом Нітрогену робить молекулу сприйнятливою до нуклеофільних атак, тобто атак частинками, які мають дефіцит електронів.
Отже, в молекулі NH₃ електронна густина хімічних зв’язків зміщується до атома Нітрогену внаслідок його більшої електронегативності, що призводить до поляризації зв’язків і впливає на реакційність молекули.
Запитання 1:
До якого атома зміщуватиметься електронна густина в молекулі NH3?
Відповідь:
В молекулі NH3 електронна густина зміщуватиметься до атома нітрогену (N).
Запитання 2:
Чому електронна густина зміщується до атома нітрогену?
Відповідь:
Атом нітрогену в молекулі NH3 має три незайняті p-орбіталі, які можуть вступати в гібридизацію з s-орбіталями атомів водню (Н). Внаслідок цього утворюються чотири sp³-гібридні орбіталі, спрямовані в напрямку вершин тетраедра. Оскільки електронегативність нітрогену більша за електронегативність водню, електронна густина зв'язків N-H зміщується в бік атома нітрогену. Це явище називається π-донорним ефектом.
Запитання 3:
Які наслідки має зміщення електронної густини в молекулі NH3?
Відповідь:
Зміщення електронної густини в бік атома нітрогену призводить до часткового позитивного заряду на атомах водню. Таке розділення заряду робить зв'язки N-H полярними. Більш того, зміщення електронної густини послаблює зв'язки N-H, оскільки відбувається відштовхування між електронними хмарами атома нітрогену і атомів водню.
Запитання 4:
Що впливає на величину зміщення електронної густини в молекулі NH3?
Відповідь:
Величина зміщення електронної густини залежить від декількох факторів, таких як:
- Електронегативність атомів: Чим більша різниця в електронегативності між атомами, тим більше зміщення електронної густини.
- Гібридизація атомів: Гібридизовані орбіталі більш ефективно перекриваються, що сприяє більшому зміщенню електронної густини.
- Наявність неподілених електронних пар: Неподілені електронні пари на атомі можуть відштовхувати електронну густину зв'язку, зменшуючи її зміщення.
Запитання 5:
У яких інших молекулах відбувається зміщення електронної густини через π-донорний ефект?
Відповідь:
π-донорний ефект спостерігається в інших молекулах, що містять атоми з неподіленими електронними парами, які можуть вступати в гібридизацію з орбіталями інших атомів. Деякі приклади таких молекул включають:
- NH₂OH (гідроксиламін)
- H₂O (вода)
- CH₃NH₂ (метиламін)
- CO (оксид вуглецю)