Na domácí chemii jsme požádáni, abychom nakreslili Lewisovu strukturu $ \ ce {N3-} $ .
Moje odpověď:
- Dusík má obvykle ve své valenci pět elektronů; $ \ ce {N -} $ má šest. To činí celkem 16 elektronů celkově.
- Pokud umístíme záporný náboj na centrální atom, získáme strukturu $ \ ce {N = N ^ – = N} $
- Toto má formální poplatek ve výši $ (- 1) $ na každém z postranních atomů dusíku a $ (2) $ na centrálním atomu dusíku jakmile si připočítáte extra elektron , formální poplatky se tedy ruší, pouze pokud zohledníte přidaný elektron.
- Tuto odpověď podporuje řada online zdrojů ( 1 , 2 ).
Odpověď na domácí úkol:
- c nebo správná odpověď je $ \ ce {N # N + -N ^ 2 -} $
To je vše, co říká. Moje chápání proč to platí je, že to dává formální poplatek $ (0) $ pro každý atom, na rozdíl od průměrování ven k tomu.
Předpokládám, že druhá forma má smysl, protože má nižší formální náboj na centrálním atomu. Pokud ano, proč online zdroje upřednostňují první? Děje se zde nějaká rezonance a skutečná struktura má objednávky dluhopisů $ \ frac52 $ a $ \ frac32 $ ?
Komentáře
- Pokud umístíte záporný náboj na centrální atom vaší struktury, ' překročíte oktet. Místo toho možná budete chtít umístit kladný náboj.
- @IvanNeretin Proč překročím oktet? Dusík má obvykle ve své valenci pět elektronů; přidání elektronu mu dá šest . Vytváří dvojnou vazbu s každou stranou dusíku a daruje elektrony k vyplnění jejich valencí v této verzi.
-
chemistry.stackexchange.com/questions/19904/… chemie .stackexchange.com / questions / 33101 / …
odpověď
Navrhovaná struktura je chybná. Dusík nepřekročí oktet v žádné ze svých známých sloučenin (ai když bude zjištěno $ \ ce {NF5} $ , nepřekročí oktet podle všeho, co jsme vím teď). Pokud však máte formální záporný náboj, znamená to, že k 5 dusíku má obvykle další elektron; pokud jsou čtyři z těchto šesti elektronů použity k vytvoření dvojných vazeb, stále existuje osamocený pár na dusíku pro celkem 10 elektronů.
Pokud máte potíže s určováním Lewisových struktur, existují čtyři rychlé výpočty které vám mohou pomoci:
-
Sečtěte všechny valenční elektrony, které atomy přivádějí do sloučeniny.
Každý dusík má pět elektronů plus jeden záporný náboj (další elektron) tak:$$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$
-
Sečtěte, kolik valenčních elektronů by bylo potřeba, aby každý atom měl vlastní oktet (pro vodík: dublet).
Každý dusík by chtěl osm elektronů, takže:$$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$
-
Take $ (2) – (1) $ . To představuje počet elektronů, které musí atomy sdílet, tj. Počet vazeb.
$$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$
-
Vezměte $ (1) – (3) $ . To představuje počet elektronů, které se nemusí účastnit vazeb; ty pak musí být distribuovány jako osamělé páry.
$$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$
Potom začněte kreslit, ale ujistěte se, že máte tolik osamělých párů a vazebných elektronů jako stav rovnic. Ignorování osamělých párů můžeme získat následující možné struktury pro $ \ ce {N3 -} $ :
$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$
( Cvičení distribuce čtyř osamělých párů mezi tři dusíky, takže každý má nakonec osm valenčních elektronů, je ponecháno na čtenáři , protože jsem příliš líný na to, abych otevřel ChemDraw, abych nakreslil struktury .)
Poté co jste provedli, musíte se podívat na možné formální poplatky. Za tímto účelem rozdělte každou vazbu homogenně (tj. Dejte každému atomu jeden z vazebných elektronů) a spočítejte. Porovnejte tento počet s tím, co by měl mít atom; rozdíl odpovídá formálnímu náboji atomu.(Jelikož jsou elektrony záporné, další elektron odpovídá poplatku $ – 1 $ .) Když to uděláme pro tyto tři struktury, dostaneme se na:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$
V každém z těchto případů jsou formální poplatky součtem celkového poplatku molekulárního iontu ( $ – 1 $ ), což naznačuje, že jsme to udělali správně. (Opět jsem ostýchavě vynechal osamělé páry; můžete použít mé formální poplatky, abyste určili, kde by měli být a kolik.)
Neexistuje žádný princip nulových formálních poplatků. Při diskusích mezi různými strukturami je však struktura (s méně formálními poplatky) často (ne vždy!) „Příznivější“. (Skutečný termín by měl být „přispívá více k celkovému obrazu“, ale to může v této fázi příliš zaměňovat.)
Ale který z těchto tří je správný? Všichni jsou! Ve skutečnosti se to nazývá mesomery: máme řadu (rezonančních) struktur, které všechny trochu vysvětlují skutečnou sloučeninu, ale ani jedna z nich nemá absolutní pravdu. Aby se to zobrazilo, jsou mezi vyobrazeními obvykle nakresleny rezonanční šipky:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} # N} $$
Klíčový rozdíl mezi správnými strukturami a vaším návrhem spočívá v tom, že centrální atom dusíku nikdy nemůže nést negativní formální náboj, protože potřebuje pojmout čtyři vazby na své sousedy, což je pouze možné pro $ \ ce {N +} $ .
Pokud jde o odpověď uvedenou v odpovědi na domácí úkol: Není striktně správná, protože je neúplná . Všechny tři struktury by měly být označeny jako správné – dokud nebude formálně zaveden koncept rezonance, kdy by měla být pouze kombinace těchto tří.
Komentáře
- Ale … ale … nepotřebujete ' ChemDraw, když je to možné pomocí el3g4nt syntaxe MathJax: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.} {\ underset {\ Large. \! \ !!! králičí nora. Ale díky za srdečný smích! = D
- Dobře, chápu, kde jsem se alespoň pokazil. Ve třídě byla představena rezonance, díky níž je řada těchto problémů s domácími úkoly ještě více poškrábaná, protože existuje více než jedna stejně správná odpověď.