Сделайте выбор между плоскостной и пирамидальной моделью при определении пространственной структуры молекул BH3 и NH3. Дайте объяснение.

Для определения пространственной структуры молекул BH₃ и NH₃ необходимо использовать электронное строение атомов бора и азота, а также теорию отталкивания электронных пар валентной оболочки (ТРЭПВО).

1. Молекула BH₃ (гидрид бора) — плоскостная модель.

Атом бора имеет три валентных электрона (электронная конфигурация внешнего уровня 2s²2p¹). При образовании молекулы BH₃ атом бора формирует три ковалентные связи с тремя атомами водорода.

• Центральный атом бора образует три общие электронные пары.

• Неподелённых электронных пар у атома бора нет.

• Три связи B–H располагаются в одной плоскости.

• Угол между связями H–B–H составляет приблизительно 120°.

Для образования трёх равноценных связей атом бора использует sp²-гибридизацию. Гибридные орбитали располагаются в одной плоскости и направлены к вершинам равностороннего треугольника.

Следовательно, молекула BH₃ имеет плоскостное (тригонально-плоское) строение.

2. Молекула NH₃ (аммиак) — пирамидальная модель.

Атом азота имеет пять валентных электронов (электронная конфигурация внешнего уровня 2s²2p³). При образовании молекулы NH₃ атом азота формирует три ковалентные связи с атомами водорода.

• Три электронные пары являются общими и образуют три связи N–H.

• Одна электронная пара остаётся неподелённой и принадлежит атому азота.

• Вокруг атома азота располагаются четыре электронные области: три связывающие и одна неподелённая.

Эти четыре электронные области ориентируются в пространстве приблизительно по вершинам тетраэдра. Однако из-за наличия неподелённой электронной пары форма самой молекулы становится тригонально-пирамидальной.

Неподелённая электронная пара отталкивает связывающие электронные пары сильнее, чем они отталкивают друг друга. Поэтому угол между связями H–N–H уменьшается с идеального тетраэдрического угла 109,5° до приблизительно 107°.

Следовательно, молекула NH₃ имеет пирамидальное (тригонально-пирамидальное) строение. Атом азота находится в вершине пирамиды, а три атома водорода образуют её основание.

3. Сравнение пространственного строения молекул

Вывод:

При определении пространственной структуры молекул BH₃ и NH₃ следует выбрать разные модели.

• Для BH₃ выбирается плоскостная модель, поскольку атом бора образует три связи и не имеет неподелённых электронных пар. Поэтому все атомы располагаются в одной плоскости под углом 120°.

• Для NH₃ выбирается пирамидальная модель, поскольку атом азота образует три связи и имеет одну неподелённую электронную пару. Её отталкивающее действие приводит к образованию тригонально-пирамидальной структуры с углом между связями около 107°.

Таким образом, главная причина различия пространственного строения BH₃ и NH₃ заключается в наличии неподелённой электронной пары у атома азота и её отсутствии у атома бора. Именно это определяет различную геометрию двух молекул.