Lewisin rakenne yhteenliittyneenä, miten se tehdään, esimerkkejä

Lewisin rakenne on kaikki tämä kovalenttisten sidosten esitys molekyylissä tai ionissa. Siinä nämä linkit ja elektronit on esitetty pisteillä tai pitkillä väliviivoilla, vaikkakin suurin osa ajankohdista vastaa jakamattomia elektroneja ja kovalenttisten sidosten viivoja.

Mutta mikä on kovalenttinen sidos? Se on elektronien parin (tai pisteiden) jakaminen jaksollisen taulukon kahden atomin välillä. Näiden kaavioiden avulla voit piirtää monia luurankoja tietylle yhdisteelle. Joka on oikea, riippuu muodollisista maksuista ja samojen atomien kemiallisesta luonteesta.

Yllä olevassa kuvassa on esimerkki siitä, mitä Lewisin rakenne on. Tässä tapauksessa edustettu yhdiste on 2-bromipropaani. Elektroneja vastaavia mustia pisteitä voidaan arvostaa, sekä ne, jotka osallistuvat linkkeihin että ei-jaettuihin (ainoa pari aivan Br: n yläpuolella).

Jos pisteiden parit ":" korvattiin pitkällä yhdysviivalla "-", 2-bromipropaanin hiilirunko olisi edustettu seuraavasti: C-C-C. Miksi "molekulaarisen kehyksen" sijaan voisi olla C-H-H-C? Vastaus on kunkin atomin sähköisissä ominaisuuksissa.

Näin ollen, koska vedyllä on vain yksi elektroni ja yksi ainoa täyttöä varten oleva kiertorata, se muodostaa vain yhden kovalenttisen sidoksen. Siksi se ei voi koskaan muodostaa kahta joukkovelkakirjalainaa (ei pidä sekoittaa vetysidoksiin). Toisaalta hiiliatomin elektroninen konfiguraatio sallii sen (ja vaatii) neljän kovalenttisen sidoksen muodostumisen.

Tästä syystä Lewisin rakenteiden, joissa C ja H puuttuvat, on oltava johdonmukaisia ja kunnioitettava niiden sähköisten kokoonpanojen ohjaamaa. Tällä tavoin, jos hiilellä on enemmän kuin neljä sidosta tai vety enemmän kuin yksi, niin ääriviiva voidaan hylätä ja uusi, joka vastaa todellisuutta, voidaan aloittaa..

Silloin esiintyy joitakin näiden rakenteiden tärkeimpiä syitä tai selkänoja, joita Gilbert Newton Lewis esitteli kokeellisille tiedoille uskollisten molekyylien esitysten etsimiseksi: molekyylirakenne ja muodolliset varaukset.

Kaikki olemassa olevat yhdisteet voidaan esittää Lewis-rakenteilla, jolloin saadaan ensimmäinen lähentyminen molekyylin tai ionien mahdollisuudesta.

indeksi

1 Mikä on Lewisin rakenne?
2 Miten se tehdään??
- 2.1 Matemaattisen kaavan soveltaminen
- 2.2 Mistä sijoittaa vähiten elektronegatiiviset atomit
- 2.3 Symmetria ja viralliset maksut
3 Oktetin säännön rajoitukset
4 Esimerkkejä Lewisin rakenteista
- 4.1 Jodi
- 4.2 Ammoniakki
- 4.3 C2H6O
- 4,4 Iman-permanganaatti
- 4.5 Ionidikromaatti
5 Viitteet

Mikä on Lewisin rakenne?

Se on valenssielektronien ja kovalenttisten sidosten edustava rakenne molekyylissä tai ionissa, jonka tarkoituksena on saada käsitys sen molekyylirakenteesta.

Tämä rakenne ei kuitenkaan osoita ennustaa joitakin tärkeitä yksityiskohtia, kuten molekyyli- geometriaa atomin ja sen ympäristön suhteen (jos se on neliö, trigonaali, bipyramidaali jne.).

Se ei myöskään kerro mitään siitä, mikä on sen atomien kemiallinen hybridisaatio, mutta missä ovat kaksois- tai kolmoissidokset ja jos rakenteessa on resonanssi.

Tällä informaatiolla voidaan väittää, että yhdisteen reaktiivisuus, sen stabiilisuus, miten ja mitä mekanismia molekyyli seuraa, kun se reagoi.

Tästä syystä Lewisin rakenteet eivät koskaan lakkaa katsomasta, ja ne ovat erittäin hyödyllisiä, koska niissä uusia kemiallisia oppimisia voidaan tiivistää.

Miten se tehdään??

Rakenteen, kaavan tai Lewis-kaavion piirtämiseksi tai luonnostelemiseksi on välttämätöntä yhdisteen kemiallinen kaava. Ilman sitä et voi edes tietää, mitkä atomit muodostavat sen. Sen jälkeen jaksollista taulukkoa käytetään niiden ryhmien paikallistamiseen, joihin ne kuuluvat..

Jos sinulla on esimerkiksi yhdiste C₁₄O₂N₃ sitten meidän pitäisi etsiä niitä ryhmiä, joissa hiili, happi ja typpi ovat. Tämä tapahtui, riippumatta siitä, mikä yhdiste on, valenssielektronien määrä pysyy samana, niin että ennemmin tai myöhemmin ne tallennetaan.

Näin ollen hiili kuuluu alv-ryhmään, happi VIA-ryhmään ja typpi VA: han. Ryhmän numero on yhtä suuri kuin valenssielektronien (pisteiden) lukumäärä. Kaikilla niillä on yhteinen taipumus valmistaa valenssikerroksen oktetti.

Tämä koskee kaikkia muita kuin metallisia elementtejä tai jaksoittaisen taulukon s tai p lohkoja. Kaikki elementit eivät kuitenkaan tue oktettisääntöä. Erityisiä tapauksia ovat siirtymämetallit, joiden rakenteet perustuvat enemmän muodollisiin maksuihin ja niiden ryhmänumeroon.

Matemaattisen kaavan soveltaminen

Tietäen, mitkä ryhmät elementit kuuluvat, ja siten valenssielektronien lukumäärä linkkien muodostamiseksi, jatkamme seuraavaa kaavaa, joka on hyödyllinen Lewis-rakenteiden piirtämisessä:

C = N-D

Missä C tarkoittaa jaetut elektronit, toisin sanoen ne, jotka osallistuvat kovalenttisiin joukkovelkakirjoihin. Koska jokainen linkki koostuu kahdesta elektronista, C / 2 on yhtä suuri kuin linkkien (tai viivojen) lukumäärä, jotka on piirrettävä.

N ovat elektronit tarvitaan, jonka valenssikuoren atomin täytyy olla isoelektroninen sen jalokaasun kanssa, joka seuraa sitä samana aikana. Kaikkien muiden elementtien kuin H: n (koska se vaatii kahden elektronin vertaamista Heen) kanssa, he tarvitsevat kahdeksan elektronia.

D ovat käytettävissä olevat elektronit, jotka määritetään ryhmän tai valenssielektronien lukumäärän mukaan. Näin ollen, koska Cl kuuluu VIIA-ryhmään, sen on oltava seitsemän mustan pisteen tai elektronin ympäröimää, ja pitää mielessä, että linkin muodostamiseen tarvitaan pari.

Kun atomit, niiden pisteet ja C / 2-sidosten lukumäärä on Lewis-rakenne, se voidaan sitten improvisoida. Mutta lisäksi on tarpeen saada käsite muista "sääntöistä".

Mistä sijoittaa vähiten elektronegatiiviset atomit

Vähemmän elektronegatiivisia atomeja valtaosassa rakenteista ovat keskukset. Tästä syystä, jos sinulla on yhdiste, jolla on atomit P, O ja F, P on sijoitettava hypoteettisen rakenteen keskelle.

On myös tärkeää huomata, että vetyatomeja on yleensä liitetty voimakkaasti elektronegatiivisiin atomeihin. Jos sinulla on yhdiste Zn, H ja O, H menee O: n vieressä eikä Zn: llä (Zn-O-H eikä H-Zn-O). Tästä säännöstä on poikkeuksia, mutta se tapahtuu yleensä ei-metallisten atomien kanssa.

Symmetria ja viralliset maksut

Luonnolla on suuri etusija siitä, että alkuperäiset molekyylirakenteet ovat mahdollisimman symmetrisiä. Tämä auttaa välttämään epäjohdonmukaisia rakenteita, jolloin atomit on järjestetty siten, että ne eivät noudata mitään näkyvää kuviota.

Esimerkiksi yhdisteelle C₂₃, jossa A on fiktiivinen atomi, todennäköisin rakenne olisi A-C-A-C-A. Huomaa sen sivujen symmetria, toisen heijastukset.

Virallisilla maksuilla on myös tärkeä rooli Lewisin rakenteiden suunnittelussa, erityisesti ionien rakenteissa. Täten linkit voidaan lisätä tai poistaa siten, että atomin muodollinen varaus vastaa koko näytetystä varauksesta. Tämä kriteeri on erittäin hyödyllinen siirtymämetallien yhdisteille.

Oktetin säännön rajoitukset

Kaikki säännöt eivät täyty, mikä ei välttämättä tarkoita, että rakenne on virheellinen. Tyypillisiä esimerkkejä tästä on havaittu monissa yhdisteissä, joissa on mukana ryhmän IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) elementit. Tässä tarkastellaan erityisesti alumiinitrifluoridia (AlF)₃).

Kun käytät yllä kuvattua kaavaa, meillä on:

D = 1 × 3 (yksi alumiiniatomi) + 7 × 3 (kolme fluoriatomia) = 24 elektronia

Tässä 3 ja 7 ovat valenssielektronien vastaavia ryhmiä tai numeroita, jotka ovat käytettävissä alumiinille ja fluorille. Kun otetaan huomioon tarvittavat elektronit N:

N = 8 × 1 (yksi alumiiniatomi) + 8 × 3 (kolme fluoriatomia) = 32 elektronia

Ja siksi jaetut elektronit ovat:

C = N-D

C = 32 - 24 = 8 elektronia

C / 2 = 4 linkkiä

Koska alumiini on vähiten elektronegatiivinen atomi, se on sijoitettava keskelle, ja fluori muodostaa vain sidoksen. Tätä silmällä pitäen meillä on AlF: n Lewisin rakenne₃ (ylin kuva) Jaetut elektronit on korostettu vihreillä pisteillä erottaakseen ne jaetuista.

Vaikka laskelmat ennustavat, että muodostuu 4 sidosta, jotka on muodostettava, alumiinista puuttuu riittävästi elektroneja, eikä lisäksi ole neljännen fluoriatomia. Tämän seurauksena alumiini ei täytä oktettisääntöä, eikä tämä seikka heijastu laskelmissa.

Esimerkkejä Lewisin rakenteista

jodi

Jodi on halogeeni ja kuuluu siksi VIIA-ryhmään. Siinä on seitsemän valenssielektronia, ja tämä yksinkertainen diatomi-molekyyli voidaan esittää improvisoimalla tai käyttämällä kaavaa:

D = 2 × 7 (kaksi jodiatomia) = 14 elektronia

N = 2 × 8 = 16 elektronia

C = 16 - 14 = 2 elektronia

C / 2 = 1 linkki

14 elektronista 2 osallistuu kovalenttiseen sidokseen (vihreät pisteet ja yhdysviiva), 12 jäävät jakamatta; ja koska ne ovat kaksi jodiatomia, 6 on jaettava yhdelle niistä (niiden valenssielektronit). Tässä molekyylissä vain tämä rakenne on mahdollista, jonka geometria on lineaarinen.

ammoniakki

Mikä on Lewisin rakenne ammoniakkimolekyylille? Koska typpi on VA-ryhmästä, sillä on viisi valenssielektronia, ja sitten:

D = 1 × 5 (yksi typpiatomi) + 1 × 3 (kolme vetyatomia) = 8 elektronia

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 elektronia

C = 14 - 8 = 6 elektronia

C / 2 = 3 linkkiä

Tällä kertaa kaava onnistuu linkkien määrällä (kolme vihreää linkkiä). Koska kahdeksasta käytettävissä olevasta elektronista 6 osallistuu linkkeihin, on olemassa jaettu pari, joka sijaitsee typpiatomin yläpuolella.

Tämä rakenne kertoo kaiken, mitä pitäisi tietää ammoniakkialustasta. TEV: n ja TRPEV: n tuntemuksen perusteella päätellään, että geometria on tetraedrinen, joka on vääristynyt vapaan typpiparin avulla ja että tämän hybridisaatio on siis sp.³.

C₂H₆O

Kaava vastaa orgaanista yhdistettä. Ennen kaavan soveltamista on muistettava, että vedyt muodostavat yhden sidoksen, kaksi happea, hiili neljä ja että rakenteen on oltava mahdollisimman symmetrinen. Edellisten esimerkkien mukaisesti meillä on:

D = 6 × 1 (kuusi vetyatomia) + 6 × 1 (yksi happiatomi) + 4 × 2 (kaksi hiiliatomia) = 20 elektronia

N = 6 × 2 (kuusi vetyatomia) + 8 × 1 (yksi happiatomi) + 8 × 2 (kaksi hiiliatomia) = 36 elektronia

C = 36 - 20 = 16 elektronia

C / 2 = 8 linkkiä

Vihreiden viivojen määrä vastaa 8 laskettua linkkiä. Ehdotettu Lewisin rakenne on CH-etanolin rakenne₃CH₂OH. Olisi myös ollut oikein ehdottaa dimetyylieetterin CH rakennetta₃OCH₃, joka on vielä symmetrinen.

Kumpi näistä kahdesta on enemmän? Molemmat ovat yhtä lailla, koska rakenteet nousivat rakenteellisesti isomeereiksi, joilla on sama molekyylikaava C₂H₆O.

Ionpermanganaatti

Tilanne on monimutkainen, kun halutaan tehdä Lewis-rakenteita siirtymämetalliyhdisteille. Mangaani kuuluu VIIB-ryhmään, samoin negatiivisen varauksen elektroni on lisättävä käytettävissä olevien elektronien joukkoon. Kaavan käyttäminen:

D = 7 × 1 (yksi mangaaniatomi) + 6 × 4 (neljä happiatomia) + 1 elektroni per lataus = 32 elektronia

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 elektronia

C = 40 - 32 = 8 jaettua elektronia

C / 2 = 4 linkkiä

Siirtymämetalleilla voi kuitenkin olla enemmän kuin kahdeksan valenssielektronia. Myös MnO-ionille₄^- on negatiivinen varaus, on välttämätöntä vähentää happiatomien virallisia varauksia. Miten? Kaksoissidosten kautta.

Jos kaikki MnO: n linkit₄^- olivat yksinkertaisia, oksygeenien viralliset maksut olisivat -1. Koska on neljä, tuloksena oleva maksu olisi -4 anionille, joka ei tietenkään ole totta. Kun kaksoissidokset muodostetaan, on taattu, että yhdellä hapella on negatiivinen muodollinen varaus, joka heijastuu ioniin.

Permanganaatti-ionissa on nähtävissä resonanssi. Tämä merkitsee sitä, että yksittäinen yksinkertainen sidos Mn-O siirretään neljän O-atomin väliin..

Ionidikromaatti

Lopuksi samanlainen tapaus esiintyy dikromaatti-ionilla (Cr₂O₇). Kromi kuuluu VIB-ryhmään, joten siinä on kuusi valenssielektronia. Kaavan uudelleen käyttäminen:

D = 6 × 2 (kaksi kromiatomia) + 6 × 7 (seitsemän happiatomia) + 2 elektronia kaksiarvoisessa latauksessa = 56 elektronia

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 elektronia

C = 72 - 56 = 16 jaettua elektronia