Lewis szerkezete konzisztensen, hogyan történik, példák

az Lewis-szerkezet az a molekula vagy ion kovalens kötéseinek reprezentációja. Ebben a kapcsolatokban és elektronokban pontok vagy hosszú kötőjelek jelennek meg, bár az idő nagy részében a pontok megegyeznek a nem osztott elektronokkal és a kovalens kötések kötőjelével..

De mi a kovalens kötés? Ez az elektronok (vagy pontok) párosítása a periodikus táblázat bármely két atomja között. Ezekkel a diagramokkal sok vázlatot vázolhat egy bizonyos vegyülethez. Melyik a helyes, attól függ, hogy milyen formai díjakat és az azonos atomok kémiai természetét.

A fenti képen a Lewis-struktúra egy példája van. Ebben az esetben a képviselt vegyület 2-bróm-propán. Az elektronoknak megfelelő fekete pontok értékelhetők, mind azok, akik részt vesznek a linkekben, mind a nem megosztottak (az egyetlen pár, amely a Br felett van).

Ha a "" "pontpárokat hosszú" - "kötőjel váltotta fel, akkor a 2-bróm-propán szénváza a következő: C-C-C. Miért nem lehet a "molekuláris keret" helyett C-H-H-C? A válasz az egyes atomok elektronikus jellemzőiben rejlik.

Tehát, mivel a hidrogénnek csak egy elektronja van és egyetlen orbitája van a töltéshez, csak egy kovalens kötést képez. Ezért soha nem képezhet két kötést (nem szabad összekeverni a hidrogénkötésekkel). Másrészt a szénatom elektronikus konfigurációja lehetővé teszi (és megköveteli) négy kovalens kötés kialakulását.

Ezért a Lewis-struktúráknak, ahol a C és a H beavatkozásnak következetesnek kell lennie, és tiszteletben kell tartania az elektronikus konfigurációk által szabályozottakat. Ily módon, ha a szén több mint négy kötéssel rendelkezik, vagy egynél több hidrogént, akkor a körvonalat el lehet dobni, és újabb, a valósághoz igazodó is elindulhat..

Itt jelenik meg ezeknek a struktúráknak a fő okai vagy hátterei, amelyeket Gilbert Newton Lewis a kísérleti adatoknak megfelelő molekuláris reprezentációk keresése során mutatott be: a molekuláris szerkezetet és a formális töltéseket..

Valamennyi létező vegyületet Lewis-struktúrák képviselhetik, amely első megközelítést ad a molekula vagy ionok számára.

index

1 Mi a Lewis szerkezete?
2 Hogyan történik??
- 2.1 A matematikai képlet alkalmazása
- 2.2 Hol lehet elhelyezni a legkevesebb elektronegatív atomot
- 2.3 Szimmetria és formális díjak
3 Az oktett szabály korlátozása
4 Lewis-struktúrák példái
- 4.1 Jód
- 4.2 Ammónia
- 4.3 C2H6O
- 4.4 Iman-permanganát
- 4.5 Ion-dikromát
5 Referenciák

Mi a Lewis szerkezete?

Ez egy képviselője szerkezete a vegyérték elektronok és kovalens kötések egy molekula vagy ion, hogy használják, hogy egy ötlet, molekuláris szerkezetük.

Ez a struktúra azonban nem képes megjósolni néhány fontos részletet, például egy atom és környezetének molekuláris geometriáját (ha négyzet, trigonális, bipiramid, stb.).

Semmit sem mond arról, mi az atomjainak kémiai hibridizációja, de hol vannak a kettős vagy hármas kötések, és ha van-e rezonancia a struktúrában.

Ezzel az információval érvelhetünk egy vegyület reakcióképességéről, stabilitásáról, arról, hogy hogyan és milyen mechanizmusban lép fel a molekula, amikor reagál.

Ebből kifolyólag a Lewis struktúrái soha nem kerülnek megfontolásra, és nagyon hasznosak, mert ezekben az új kémiai tanulások lecsökkenhetnek.

Hogy történik??

A struktúra, a képlet vagy a Lewis diagram rajzolása vagy vázlata lényeges a vegyület kémiai képlete. Enélkül nem is tudhatod, hogy melyik atomok vannak. Egyszer vele, az időszakos táblázatot arra használják, hogy megtalálják azokat a csoportokat, amelyekhez tartoznak..

Például, ha van C vegyület₁₄O₂N₃ Ez aztán meg kell keresni a csoportok, ahol a jelentése szén-, oxigén- és nitrogén. Ez történik, nem számít, milyen a vegyület száma vegyérték elektronok ugyanaz marad, így előbb-utóbb tárolt.

Így a szén a HÉA-csoporthoz tartozik, az oxigén a VIA csoporthoz és a nitrogén a VA-hoz. A csoport száma megegyezik a valenciaelektronok (pontok) számával. Mindegyiküknek közös a tendenciája, hogy befejezze a valencia réteg oktettjét.

Ez vonatkozik az összes nemfémes elemre vagy az időszakos táblázat s vagy p blokkjában található elemekre. Azonban nem minden elem követi az oktett szabályt. Különös esetekben az átmeneti fémek, amelyek szerkezete inkább formális töltéseken és csoportszámon alapul.

A matematikai képlet alkalmazása

Tudjuk, hogy melyik csoporthoz tartoznak az elemek, és ezért a linkek létrehozásához rendelkezésre álló valenselektronok száma a következő képlettel folytatódik, amely hasznos a Lewis struktúrák rajzolásához:

C = N - D

Ahol C jelentése megosztott elektronok, azaz azok, akik kovalens kötvényekben vesznek részt. Mivel mindegyik link két elektronból áll, akkor C / 2 egyenlő a húzandó linkek (vagy kötőjelek) számával..

N a szükséges elektronok, amelyeknek a valens héjában lévő atomnak izoelektronikusnak kell lennie a nemesgázzal, amely ugyanabban az időszakban követi azt. A H kivételével minden más elemhez (mivel két elektronra van szükség ahhoz, hogy összehasonlítsuk vele), nyolc elektronra van szükségük.

D a elérhető elektronok, amelyhez csoportja határozza meg vagy számait vegyérték elektronok. Így, mivel a Cl tartozik Group VIIA azt körülvevő hét fekete pöttyök vagy elektronok, és tartsd észben, hogy egy pár van szükség egy olyan kötést.

Az atomok, pontjaik és a C / 2 kötések száma alapján Lewis struktúra lehet improvizálva. Ezenkívül szükség van más „szabályok” fogalmára is..

Hol helyezzük el a legkevesebb elektronegatív atomot

Kevesebb töltésű atomok túlnyomó többsége szerkezetek foglalják el a központ. Ezért, ha az egyik egy vegyület P atomok, O és F, a P kell tehát középpontjában a hipotetikus szerkezetet.

Fontos megjegyezni, hogy a hidrogénatomok általában erősen elektronegatív atomokhoz kapcsolódnak. Ha van egy Zn, H és O vegyület, akkor a H az O mellett lesz, nem pedig a Zn-vel (Zn-O-H és nem H-Zn-O). Kivételek vannak a szabály alól, de általában nem-fém atomokkal történik.

Szimmetria és formális díjak

A természet nagy előnyben részesíti a lehetséges molekulaszerkezetek szimmetrikus kialakítását. Ez segít elkerülni a rendezetlen struktúrák kialakulását, az atomok oly módon vannak elrendezve, hogy nem engedelmeskednek semmilyen látható mintának.

Például a C vegyület esetében₂A₃, ahol A egy fiktív atom, a legvalószínűbb szerkezet az A-C-A-C-A. Figyeljük meg oldalainak szimmetriáját, mindkettő tükröződését.

A formális díjak szintén fontos szerepet játszanak Lewis, különösen az ionok szerkezeteinek rajzolásakor. Ily módon a kapcsolatok hozzáadhatók vagy eltávolíthatók úgy, hogy egy atom formális töltése megfelel a teljes feltöltött töltésnek. Ez a kritérium nagyon hasznos az átmeneti fémek vegyületeiben.

Az oktett szabály korlátozásai

Nem minden szabályok teljesülnek, ami nem feltétlenül jelenti azt, hogy a szerkezet nem megfelelő. Tipikus példa erre a látható sok vegyületek, amelyek magukban foglalják csoport elemeit IIIA (B, Al, Ga, In, TI). Itt speciálisan beleértjük az alumínium-trifluorid (ALF₃).

A fent leírt képlet alkalmazásával:

D = 1 × 3 (egy alumínium atom) + 7 × 3 (három fluoratom) = 24 elektron

Itt a 3 és a 7 az alumínium és a fluor számára rendelkezésre álló valenselektronok megfelelő csoportjai vagy számai. Ezután figyelembe véve az N szükséges elektronokat:

N = 8 × 1 (egy alumínium atom) + 8 × 3 (három fluoratom) = 32 elektron

Ezért a megosztott elektronok:

C = N - D

C = 32 - 24 = 8 elektron

C / 2 = 4 kapcsolat

Mivel az alumínium a legkevesebb elektronegatív atom, a középpontba kell helyezni, és a fluor csak kötést képez. Ezt figyelembe véve az AlF Lewis szerkezete van₃ (felső kép) A megosztott elektronokat zöld pontokkal kiemelik, hogy megkülönböztessék őket a nem megosztottaktól.

Habár a számítások azt jelzik, hogy 4 kötést kell kialakítani, az alumíniumnak nincs elegendő elektronja, továbbá nincs negyedik fluoratom. Ennek eredményeként az alumínium nem felel meg az oktett szabálynak, és ez a tény nem tükröződik a számításokban.

Példák a Lewis-struktúrákra

jód

A jód halogén, ezért a VIIA csoporthoz tartozik. Ekkor hét valenselektronja van, és ez az egyszerű diatomiás molekula a képlet improvizálásával vagy alkalmazásával ábrázolható:

D = 2 × 7 (két jódatom) = 14 elektron

N = 2 × 8 = 16 elektron

C = 16 - 14 = 2 elektron

C / 2 = 1 kapcsolat

A 14-es elektronok közül 2 részt vesz a kovalens kötésben (zöld pontok és kötőjel), 12 továbbra is megmarad; és mivel két jódatom, ezek közül 6-nak meg kell osztani az egyiküket (valenselektronjaik). Ebben a molekulában csak ez a szerkezet lehetséges, amelynek geometriája lineáris.

ammóniás

Mi a Lewis szerkezete az ammónia molekulának? Mivel a nitrogén a VA csoportból származik, öt valenselektronja van, majd:

D = 1 × 5 (egy nitrogénatom) + 1 × 3 (három hidrogénatom) = 8 elektron

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 elektron

C = 14 - 8 = 6 elektron

C / 2 = 3 kapcsolat

Ezúttal a képlet sikeresen megfelel a linkek számának (három zöld link). Mivel a 8 elérhető elektron közül 6 részt vesz a kapcsolatokban, van egy nem megosztott pár, amely a nitrogénatom felett helyezkedik el.

Ez a szerkezet mindent tartalmaz, amit az ammónia alapjáról ismerni kell. A TEV és a TRPEV ismeretei alapján megállapítható, hogy a geometria tetraéderes, amelyet a szabad nitrogénpár torzít, és ennek a hibridizációja tehát sp.³.

C₂H₆O

A képlet egy szerves vegyületnek felel meg. A képlet alkalmazása előtt emlékeztetni kell arra, hogy a hidrogének egyetlen kötést, két oxigént, négy szénatomot képeznek, és a szerkezetnek a lehető leginkább szimmetrikusnak kell lennie. Az előző példák szerint folytatjuk:

D = 6 × 1 (hat hidrogénatom) + 6 × 1 (egy oxigénatom) + 4 × 2 (két szénatom) = 20 elektron

N = 6 × 2 (hat hidrogénatom) + 8 × 1 (egy oxigénatom) + 8 × 2 (két szénatom) = 36 elektron

C = 36 - 20 = 16 elektron

C / 2 = 8 kapcsolat

A zöld kötőjelek száma a 8 számított kapcsolatnak felel meg. A javasolt Lewis-szerkezet a CH-etanol szerkezete₃CH₂OH. Ugyanakkor helyénvaló lenne a CH-dimetil-éter szerkezetét is javasolni₃OCH₃, ami még szimmetrikusabb.

A kettő közül melyik helyesebb? Mindkettő egyforma, mivel a szerkezetek ugyanolyan molekuláris képletû szerkezeti izomerekké alakultak, mint a C₂H₆O.

Ion-permanganát

A helyzet bonyolult, ha az átmenetifém-vegyületek Lewis-szerkezetét kívánjuk előállítani. A mangán a VIIB csoporthoz tartozik, a negatív töltés elektronját is hozzá kell adni a rendelkezésre álló elektronokhoz. Az alábbi képlet alkalmazása:

D = 7 × 1 (egy mangánatom) + 6 × 4 (négy oxigénatom) + 1 elektron / töltés = 32 elektron

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 elektron

C = 40 - 32 = 8 megosztott elektron

C / 2 = 4 kapcsolat

Az átmeneti fémek azonban több mint nyolc valenciaelektronnal rendelkezhetnek. Továbbá, a MnO ion esetében₄^- negatív töltést mutatnak, az oxigénatomok formális töltéseinek csökkentése szükséges. Hogyan? A kettős kötéseken keresztül.

Ha a MnO összes linkje₄^- egyszerűek voltak, az oxigének formális terhelése -1. Mivel négy van, az így kapott töltés -4 az anionra, ami nyilvánvalóan nem igaz. Amikor a kettős kötések képződnek, garantált, hogy egy oxigén negatív formális töltéssel rendelkezik, amely az ionban tükröződik.

A permanganát ionban látható, hogy rezonancia van. Ez azt jelenti, hogy az egyetlen egyszerű Mn-O kötés delokalizálódik a négy O atom között..

Ion-dikromát

Végül egy hasonló eset fordul elő a dikromátionnal (Cr₂O₇). A króm a VIB csoporthoz tartozik, így hat valens elektronja van. A képlet ismételt alkalmazása:

D = 6 × 2 (két krómatom) + 6 × 7 (hét oxigénatom) + 2 elektron kétértékű töltésen = 56 elektron

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 elektron

C = 72 - 56 = 16 megosztott elektron