R2IrWRXHrARBb

Ilustracja przedstawia wzór elektronowy cząsteczki amoniaku ${\text{NH}}_3$. Nad atomem azotu znajdują się dwie kropki. Wokół azotu znajdują się trzy atomy wodoru. Każdy wodór łączy się z azotem poprzez dwie kropki.

W roztworze wodnym, pomiędzy cząsteczkami amoniaku i wody, występują oddziaływania wodoroweoddziaływanie wodoroweoddziaływania wodorowe, które mogą doprowadzić do przemieszczenia się w jednym momencie dwóch elektronów tworzących wiązanie $\text{O}—\text{H}$ na atom tlenu cząsteczki wody. Dzięki temu powstaje anion wodorotlenkowy. Oddziaływania wodorowe mogą również prowadzić do utworzenia nowego wiązania kowalencyjnego $\text{N}—\text{H}$, w wyniku czego otrzymujemy kation amonowy ${\text{NH}}_4^{+}$.

R1A0d5GkI85SS

Na ilustracji znajduje się reakcja cząsteczki amoniaku z cząsteczką wody. Wzory przedstawiono w postaci strukturalnej, dodatkowo oznaczając dwie wolne pary elektronowe na atomie tlenu wody oraz parę atomu azotu amoniaku, schematycznie w postaci kresek. Na schemacie znajduje się strzałka od wolnej pary atomu azotu do jednego z atomów wodoru wody. Kolejna strzałka znajduje się od pary elektronowej tworzącej wiązanie tlen – wodór do atomu tlenu. Dalej znajduje się strzałka w lewo i prawo, powstaje jon hydroksylowy ${\text{OH}}^{-}$, w którym na atomie tlenu znajdują się trzy wolne pary elektronowe oraz wiązanie do atomu wodoru. Drugim produktem jest kation amoniowy ${\text{NH}}_4^{+}$, w którym atom azotu tworzy trzy wiązania z atomami wodoru oznaczone kreskami oraz jedno wiązanie koordynacyjne od wolnej pary elektronowej do czwartego atomu wodoru, schematycznie to wiązanie przedstawiono w postaci strzałki skierowanej od pary elektronowej do atomu wodoru.

Amoniak w roztworze wodnym ulega zatem reakcji:

W kationie amonowym ${\text{NH}}_4^{+}$ obecne jest wiązanie donorowo–akceptorowe (koordynacyjne), które powstało dzięki obecności wolnej pary elektronowej na atomie azotu w cząsteczce amoniaku ${\text{NH}}_3$. Donorem elektronów w kationie amonowym jest zatem atom azotu, natomiast akceptorem – atom wodoru.

R15GXMZfKR4Kh

Na ilustracji znajduje się wzór kationu amonowego ${\text{NH}}_4^{+}$, w którym atom azotu tworzy trzy wiązania z atomami wodoru oznaczone kreskami oraz jedno wiązanie koordynacyjne od wolnej pary elektronowej do czwartego atomu wodoru, schematycznie to wiązanie przedstawiono w postaci strzałki skierowanej od pary elektronowej do atomu wodoru. Wzór znajduje się w nawiasie kwadratowym, za nim znajduje się w indeksie górnym znak plus.

Cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Każdy atom wodoru łączy się wiązaniem pojedynczym z atomem tlenu – wiązanie powstaje w wyniku uwspólnienia po jednym elektronie atomu wodoru i jednym elektronie atomu tlenu. Wzór elektronowy (Lewisa) kropkowy cząsteczki wody przedstawiono poniżej:

Rdel1OTmnWHl6

Na ilustracji znajduje się wzór elektronowy cząsteczki wody. Atomy tlenu i wody połączone są poprzez wiązania pojedyncze schematycznie ukazane w postaci dwóch kropek. Dodatkowo na atomie tlenu znajdują się dwie pary kropek symbolizujące wolne pary elektronowe atomu tlenu.

Pomiędzy cząsteczkami wody dochodzi do przemieszczenia się w jednym momencie dwóch elektronów, które tworzą wiązanie $\text{O}—\text{H}$ na atom tlenu jednej cząsteczki wody. Tym samym powstaje anion wodorotlenkowy oraz dochodzi także do utworzenia nowego wiązania kowalencyjnego $\text{O}—\text{H}$, w wyniku czego z drugiej cząsteczki wody powstaje kation oksoniowy ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$ (kation hydroniowy, kation hydronowy).

R1FHV0mBgbY2k

Ilustracja przedstawia schemat powstawania jonu hydroniowego. Na schemacie znajdują się dwie cząsteczki wody w których ukazano wiązania pojedyncze tlen - wodór oraz dwie wolne pary elektronowe w postaci kresek na atomach tlenu. Poprowadzono strzałkę od jednej z wolnych par do atomu wodoru sąsiedniej cząsteczki wody oraz drugą strzałkę od wiązania tlen - wodór w tej cząsteczce do atomu tlenu. Dalej znajduje się strzałka w lewo i prawo, powstaje jon hydroksylowy ${\text{OH}}^{-}$, w którym na atomie tlenu znajdują się trzy wolne pary elektronowe oraz wiązanie do atomu wodoru. Drugim produktem jest jon hydroniowy ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$, w którym atom tlenu tworzy dwa wiązania z atomami wodoru oznaczone kreskami oraz jedno wiązanie koordynacyjne od wolnej pary elektronowej do trzeciego atomu wodoru, schematycznie to wiązanie przedstawiono w postaci strzałki skierowanej od pary elektronowej do atomu wodoru.

Woda w niewielkim stopniu ulega więc procesowi autodysocjacjiautodysocjacjaautodysocjacji, której przebieg można zapisać za pomocą równania reakcji:

Nowo utworzone wiązanie kowalencyjne $\text{O}—\text{H}$ w kationie oksoniowym, czyli ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$,  jest wiązaniem donorowo–akceptorowym, ponieważ powstaje z pary elektronowej pochodzącej tylko z jednego tylko atomu, w tym przypadku – z atomu tlenu. Donorem elektronów w kationie oksoniowym jest atom tlenu, natomiast akceptorem atom wodoru.

RRN26DvzVPynE

Na ilustracji znajduje się wzór kationu hydroniowego ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$, w którym atom tlenu tworzy dwa wiązania z atomami wodoru oznaczone kreskami oraz jedno wiązanie koordynacyjne od wolnej pary elektronowej do trzeciego atomu wodoru, schematycznie to wiązanie przedstawiono w postaci strzałki skierowanej od pary elektronowej do atomu wodoru. Wzór znajduje się w nawiasie kwadratowym za którym znajduje się indeks górny plus.

Kationy miedzi($\text{II}$) (${\text{Cu}}^{2+}$) w roztworach wodnych występują w postaci akwakompleksówakwakompleksakwakompleksów. W cząsteczce wody na atomie tlenu występują dwie wolne pary elektronowe, z czego jedna z nich tworzy wiązanie donorowo–akceptorowe do kationu miedzi($\text{II}$). Każdy kation miedzi($\text{II}$) jest otoczony przez sześć cząsteczek wody, tworząc kation heksaakwamiedzi($\text{II}$), ${\left[\text{Cu }{\left({\text{H}}_2\text{O}\right)}_6\right]}^{2+}$.

R19FJV1WNRrMT

Na ilustracji znajduje się wzór kationu heksaakwamiedzi(<math aria‑label="dwa">II). Do $\text{Cu}$ koordynuje sześć cząsteczek wody poprzez jedną z wolnych par elektronowych znajdujących się na atomie tlenu wody. Wiązanie ukazano w postaci strzałki od wolnej pary do $\text{Cu}$. Całość znajduje się w nawiasie kwadratowym, za którym znajduje się indeks górny i zapis dwa plus.

Słownik

Bibliografia

Pazdro K., Rola–Noworyta A., Chemia Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów, Warszawa 2014.

Encyklopedia PWN