C⁻⁴H₄⁺- Атом углерода в метане в состоянии sp³-гибридизации, за счет этой гибридизации у углерода 4 неспаренных электрона. Углерод более электроотрицательный чем водород, в метане возникает полярная ковалентная связь, за счет того что электронная плотность от 4 атомов водорода смещена к углероду.
H⁺
↓
H⁺→ C ←H⁺
↑
H⁺
N⁺³H₃⁺ - у атома азота 3 неспаренных электрона, азот более электроотрицательный чем водород. В аммиаке возникает полярная
ковалентная связь, за счет того что электронная плотность от 3 атомов водорода
смещена к азоту.
H⁺
↓
H⁺→N:⁻³
↑
H⁺
NH₄⁺ - в ионе аммиака два типа связей:
полярная ковалентная связь возникшая между атомом азота и водородом так, как в аммиаке за счет трех неспаренных электронов, но в азота есть еще 2 спаренных электрона, а у иона водорода есть свободная орбиталь, на которой располагаются 2 электрона азота. В этом случае атом азота со своей парой электронов выступает донором, а ион водорода со свободной орбиталью акцептором. Эта связь тоже ковалентная, но образована по донорно-акцепторному механизму.
Таким образом в ионе аммония два типа связей и поэтому степень окисления равна -3 так как он оттянул к себе три электрона, а валентность равна 4, потом что одна связь не направленная.
H⁺
↓
H⁺→N:⁻³H
↑
H⁺
Таким образом и в метане, и в аммиаке, и в ионе аммония полярная ковалентная связь возникла за счет того, что более электроотрицательный атом притянул к себе электроны от менее электроотрицательного атома.