Структура Льюїса в конситі, як це робиться, приклади

The Структура Льюїса є все, що представлення ковалентних зв'язків всередині молекули або іона. У ній ці ланки і електрони представлені точками або довгими переносами, хоча більшу частину часу точки відповідають нерозподіленим електронам, а тире - ковалентним зв'язкам..

Але що таке ковалентний зв'язок? Це розподіл пари електронів (або точок) між двома атомами періодичної таблиці. За допомогою цих діаграм ви можете намалювати багато скелетів для певної сполуки. Який з них правильний буде залежати від формальних зарядів і хімічної природи тих же атомів.

На зображенні вище ми маємо приклад того, що таке структура Льюїса. У цьому випадку представлене з'єднання являє собою 2-бромпропан. Чорні точки, що відповідають електронам, можуть бути оцінені, як ті, які беруть участь у зв'язках, так і ті, що не є спільними (єдина пара, яка знаходиться трохи вище Br)..

Якщо пари точок ":" були замінені довгим дефісом "-", то вуглецевий скелет 2-бромпропана буде представлений у вигляді: C-C-C. Чому, замість «намальованої молекулярної основи», це не могло бути C-H-H-C? Відповідь полягає в електронних характеристиках кожного атома.

Таким чином, оскільки водень має тільки один електрон і єдину орбітальну речовину для заповнення, він утворює тільки одну ковалентну зв'язок. Тому вона ніколи не може утворити два зв'язки (не слід плутати з водневими зв'язками). З іншого боку, електронна конфігурація атома вуглецю дозволяє йому (і вимагає) утворення чотирьох ковалентних зв'язків.

З цієї причини структури Льюїса, де втручаються С і Н, повинні бути когерентними і поважати те, що регулюється їхніми електронними конфігураціями. Таким чином, якщо вуглець має більше чотирьох зв'язків, або водень більше, ніж один, то контур може бути відкинутий, і може бути запущений новий, більш відповідний реальності..

Саме тут з'являються деякі з основних причин або зворотів цих структур, введених Гілбертом Ньютоном Льюїсом у пошуках молекулярних уявлень, вірних експериментальним даним: молекулярна структура і формальний заряд.

Всі існуючі сполуки можуть бути представлені структурами Льюїса, що дає перше наближення до того, як молекула або іони можуть бути.

Індекс

1 Що таке структура Льюїса?
2 Як це робиться??
- 2.1 Застосування математичної формули
- 2.2 Де розмістити найменш електронегативні атоми
- 2.3 Симетрія та формальний збір
3 Обмеження на правило октету
4 Приклади структур Льюїса
- 4.1 Йод
- 4.2 Аміак
- 4.3 C2H6O
- 4.4 Іман перманганат
- 4,5 Іонний дихромат
5 Посилання

Що таке структура Льюїса?

Це репрезентативна структура валентних електронів і ковалентних зв'язків в молекулі або іоні, яка служить для уявлення про її молекулярну структуру.

Однак ця структура не спроможна передбачити деякі важливі деталі, такі як молекулярна геометрія по відношенню до атома та його середовища (якщо вона квадратна, тригональна, біпирамідальна тощо)..

Крім того, він нічого не говорить про те, що таке хімічна гібридизація його атомів, але де є подвійні або потрійні зв'язки і якщо є резонанс у структурі.

З цією інформацією можна стверджувати, що реакційна здатність сполуки, її стабільність, як і який механізм буде слідувати молекулі, коли він реагує.

З цієї причини структури Льюїса ніколи не перестають розглядатися, і вони дуже корисні, тому що в них можуть бути ущільнені нові хімічні дослідження..

Як це робиться??

Щоб намалювати або накреслити структуру, формулу або діаграму Льюїса, необхідна хімічна формула сполуки. Без нього ви навіть не можете знати, які саме атоми складають його. Одного разу з нею періодична таблиця використовується для визначення груп, до яких вони належать..

Наприклад, якщо у вас є з'єднання C₁₄O₂N₃ тоді ми повинні шукати групи, де знаходяться вуглець, кисень і азот. Це робиться, незалежно від того, яке з'єднання є, число валентних електронів залишається тим же, так що рано чи пізно вони запам'ятовуються.

Таким чином, вуглець належить до групи ПДВ, кисню до групи VIA і азоту до ВА. Номер групи дорівнює числу валентних електронів (точок). Всі вони мають спільну тенденцію до завершення октету валентного шару.

Це стосується всіх неметалевих елементів або тих, що знаходяться в блоках s або p періодичної таблиці. Однак не всі елементи підкоряються правилу октету. Особливими випадками є перехідні метали, структури яких засновані більше на формальних зарядах і їх груповому числі.

Застосування математичної формули

Знаючи, до якої групи належать елементи, і, отже, кількість валентних електронів, доступних для формування зв'язків, ми переходимо до наступної формули, яка корисна для малювання структур Льюїса:

C = N - D

Де С означає Спільні електрони, тобто тих, хто бере участь в ковалентних зв'язках. Оскільки кожне посилання складається з двох електронів, то C / 2 дорівнює кількості зв'язків (або тире), які повинні бути намальовані.

N - це електрони необхідні, який повинен мати атом в його валентній оболонці, щоб бути ізоелектронним для благородного газу, що слідує за ним у той же період. Для всіх елементів, відмінних від H (оскільки для цього потрібен два електрони, які можна порівняти з He), їм потрібні вісім електронів.

D є наявних електронів, які визначаються групою або числами валентних електронів. Таким чином, оскільки Cl належить до групи VIIA, вона повинна бути оточена сім чорних точок або електронів, і мати на увазі, що пара потрібна для формування посилання.

Маючи атоми, їх точки та кількість зв'язків С / 2, структуру Льюїса можна імпровізувати. Але, крім того, необхідно мати поняття інших "правил".

Де розмістити найменше електронегативних атомів

Менше електронегативних атомів у переважній більшості структур займають центри. З цієї причини, якщо у вас є з'єднання з атомами P, O і F, то P повинен бути поміщений в центр гіпотетичної структури.

Також важливо відзначити, що атоми водню зазвичай пов'язані з високоелектронегативними атомами. Якщо у вас є з'єднання Zn, H і O, то H буде йти поруч з O, а не з Zn (Zn-O-H, а не з H-Zn-O). Існують винятки з цього правила, але зазвичай це відбувається з неметалевими атомами.

Симетрія та формальний збір

Природа має високі переваги для вихідних молекулярних структур як симетричних, наскільки це можливо. Це допомагає уникнути створення невпорядкованих структур, при цьому атоми розташовані таким чином, що вони не підкоряються будь-якому видимому шаблону.

Наприклад, для з'єднання C₂A₃, де A - фіктивний атом, найбільш вірогідною структурою буде A-C-A-C-A. Зверніть увагу на симетрію його сторін, як на відображення іншого.

Формальні заряди також відіграють важливу роль при отриманні структур Льюїса, особливо для іонів. Таким чином, ланки можуть бути додані або видалені так, щоб формальний заряд атома відповідав загальному виставленому заряду. Цей критерій дуже корисний для сполук перехідних металів.

Обмеження в правилі октету

Не всі правила виконуються, що не обов'язково означає, що структура є неправильною. Типові приклади цього спостерігаються у багатьох сполуках, де задіяні елементи групи IIIA (B, Al, Ga, In, Tl). Тут особливо розглядається трифторид алюмінію (AlF)₃).

Застосовуючи тоді формулу, описану вище, ми маємо:

D = 1 × 3 (один атом алюмінію) + 7 × 3 (три атома фтору) = 24 електрона

Тут 3 і 7 є відповідними групами або номерами валентних електронів, доступними для алюмінію і фтору. Тоді, враховуючи необхідні електрони N:

N = 8 × 1 (один атом алюмінію) + 8 × 3 (три атома фтору) = 32 електрона

А тому спільні електрони:

C = N - D

C = 32 - 24 = 8 електронів

C / 2 = 4 ланки

Оскільки алюміній є найменш електронегативним атомом, він повинен бути розміщений у центрі, а фтор утворює лише зв'язок. Враховуючи це, ми маємо структуру Льюїса AlF₃ (верхнє зображення) Спільні електрони виділяються зеленими крапками, щоб відрізнити їх від нерозподілених.

Незважаючи на те, що розрахунки передбачають наявність 4 зв'язків, які повинні бути сформовані, алюмінію не вистачає достатньо електронів і, крім того, немає четвертого атома фтору. В результаті, алюміній не відповідає правилу октету, і цей факт не відображається в розрахунках.

Приклади структур Льюїса

Йод

Йод є галогеном і тому належить до групи VIIA. Він має тоді сім валентних електронів, і ця проста двоатомна молекула може бути представлена імпровізацією або застосуванням формули:

D = 2 × 7 (два атоми йоду) = 14 електронів

N = 2 × 8 = 16 електронів

C = 16 - 14 = 2 електрона

C / 2 = 1 посилання

Оскільки 14 електронів 2 беруть участь у ковалентном зв'язку (зелені точки і дефіс), 12 залишаються нерозподіленими; і тому, що вони є двома атомами йоду, 6 необхідно розділити на одну з них (їх валентні електрони). У цій молекулі можлива тільки ця структура, геометрія якої лінійна.

Аміак

Що таке структура Льюїса для молекули аміаку? Оскільки азот з групи ВА має п'ять валентних електронів, то:

D = 1 × 5 (один атом азоту) + 1 × 3 (три атоми водню) = 8 електронів

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 електронів

C = 14 - 8 = 6 електронів

C / 2 = 3 посилання

На цей раз формула успішно працює з кількістю посилань (три зелених посилання). Оскільки з 8 доступних електронів 6 беруть участь у зв'язках, то існує не поділена пара, яка розташована над атомом азоту.

Ця структура говорить про все, що повинно бути відомо про аміачну основу. Застосовуючи знання TEV і TRPEV, виводиться, що геометрія тетраедрично спотворена вільною парою азоту, і тому гібридизація цього є sp³.

C₂H₆O

Формула відповідає органічній сполуці. Перед застосуванням формули слід пам'ятати, що водні форми утворюють одинарну зв'язок, кисень 2, вуглець чотири і що структура повинна бути максимально симетричною. Виходячи з попередніх прикладів, ми маємо:

D = 6 × 1 (шість атомів водню) + 6 × 1 (один атом кисню) + 4 × 2 (два атоми вуглецю) = 20 електронів

N = 6 × 2 (шість атомів водню) + 8 × 1 (один атом кисню) + 8 × 2 (два атоми вуглецю) = 36 електронів

C = 36 - 20 = 16 електронів

C / 2 = 8 ланок

Кількість зелених штрихів відповідає 8 розрахунковим посиланням. Запропонованою структурою Льюїса є етанол СН₃CH₂OH. Однак було б також правильно запропонувати структуру диметилового ефіру CH₃OCH₃, що є ще більш симетричним.

Яке з двох "більше" правильно? Обидва вони однакові, оскільки структури виникли як структурні ізомери тієї ж молекулярної формули С₂H₆O.

Іонний перманганат

Ситуація ускладнена, коли бажано зробити структури Льюїса для сполук перехідних металів. Марганець належить до групи VIIB, а також електрона негативного заряду повинна бути додана серед наявних електронів. Застосовуючи формулу, ви маєте:

D = 7 × 1 (один атом марганцю) + 6 × 4 (чотири атома кисню) + 1 електрон на заряд = 32 електрони

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 електронів

C = 40 - 32 = 8 загальних електронів

C / 2 = 4 ланки

Однак перехідні метали можуть мати більше восьми валентних електронів. Також для іона MnO₄^- виявляють негативний заряд необхідно для зменшення формальних зарядів атомів кисню. Як? Через подвійні зв'язки.

Якщо всі ланки MnO₄^- були простими, формальні заряди кисень були б рівними -1. Оскільки існує чотири, отриманий заряд буде -4 для аніона, що, очевидно, не відповідає дійсності. Коли утворюються подвійні зв'язки, гарантується, що єдиний кисень має негативний формальний заряд, що відображається в іоні.

У перманганатному іоні видно, що існує резонанс. Звідси випливає, що один простий зв'язок Mn-O є делокалізованим між чотирма атомами O..

Іонний дихромат

Нарешті, подібний випадок відбувається з іоном дихромата (Cr₂O₇). Хром належить до групи VIB, тому він має шість валентних електронів. Повторне застосування формули:

D = 6 × 2 (два атоми хрому) + 6 × 7 (сім атомів кисню) + 2 електрона на двовалентний заряд = 56 електронів

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 електрона

C = 72 - 56 = 16 розділених електронів