Kuinka lasketaan sulfaatti-ionin muodollinen varaus?

Kaava on oikea. Jos $ V $ on atomille alun perin osoitettujen valenssielektronien määrä, $ N $ on sitoutumattomien elektronien määrä ja $ B $ on sidosten määrä ($ \ frac {1} {2} $ elektronien sitoutuminen tarkemmin), muodollinen varaus $ FC $ on:

$$ FC = V – (B + N) $$

Sulfaatti-ionilla on kaksi kelvollista rakennetta jonka voit piirtää, yhden rikki, jonka muodollinen varaus on nolla, ja toinen rikin, jonka muodollinen varaus on +2. Alla olevat rakenteet ( Wikipedia -sivulta , julkaistu julkisesti) noudattavat ärsyttävää mutta sallittua tapaa korvata yksinäiset parit palkeilla.

Jos vasemmalla oleva rakenne (# 1) on oikea, rikkiatomissa ($ V = 6 $) on kuusi joukkovelkakirjoja ($ B = 6 $) eikä yksittäisiä pareja ($ N = 0 $). Kaksi happiatomia (V = 6) sisältää kaksi sidosta ($ B = 2 $) ja kaksi yksinäistä paria ($ N = 4 $), kun taas kahdella muulla happiatomilla on yksi sidos ($ B = 1 $) ja kolme yksinäistä paria ($ N = 6 $). Rikkiatomilla ja kahdella happiatomilla on $ FC = 0 $ ja kahdella muulla happiatomilla on $ FC = -1 $, jolloin ionin kokonaisvaraus on $ -2 $.

$$ FC_ { \ ce {S}} = 6- (6 + 0) = 0 $$ $$ FC _ {\ ce {O_ {1,2}}} = 6- (2 + 4) = 0 $$ $$ FC _ {\ ce {O_ {3,4}}} = 6- (1 + 6) = – 1 $$

Jos oikealla oleva rakenne (# 2) on oikea, rikkiatomi ($ V = 6 $) on neljä joukkolainaa ($ B = 4 $) eikä yksinäisiä pareja ($ N = 0 $). Kaikilla neljällä happiatomilla (V = 6) on yksi sidos ($ B = 1 $) ja kolme yksinäistä paria ($ N = 6 $). Rikkiatomilla on $ FC = + 2 $ ja happiatomilla on $ FC = -1 $, kun ionin kokonaisvaraus on $ -2 $. $$ FC _ {\ ce {S}} = 6- (4 + 0) = + 2 $$ $$ FC _ {\ ce {O}} = 6- (1 + 6) = – 1 $$

Mutta odota! Perusteellisempi kysymys voi olla ”Kuinka sulfaatti-ionilla voi olla kaksi hyvin erilaista rakennetta, jotka asettavat erilaiset muodolliset varaukset rikki- ja happiatomeille?”

Muodollinen varaus on hieno kirjanpitomekanismi, mutta sillä ei ole kokeellisesti pätevää yhteyttä minkään atomin todelliseen varaukseen useimmissa molekyyleissä tai ioneissa. Muodollinen varaus vastaa vain monoatomisten lajien todellista latausta. Muodollinen lataus kuuluu kemian mallien luokkaan, jotka ovat 1) hyödyllisiä, 2) tuottavat oikean vastauksen oikein käytettynä ja 3) täysin väärät. Muita tämän luokan malleja ovat hapetusnumero, VSEPR, resonanssi ja elektronegatiivisuus. Kokeelliset todisteet viittaavat siihen, että sulfaatin todellinen rakenne yhdistää sekä rakenteen # 1 että rakenteen # 2 piirteet, mutta olisi haastavaa piirtää käyttämällä hyväksymiämme formaaleja:

• Kaikki neljä $ \ ce { SO} $ -lainat ovat yhtä pituisia (# 2).
• $ \ ce {SO} $ -lainojen pituus on lyhyempi kuin tavallinen $ \ ce {SO} $ -laina ja pidempi kuin normaali $ \ ce {SO} $ kaksinkertainen (# 1).
• Rikkiatomilla on osittainen positiivinen varaus (# 2) (huomaa, että osittaisilla varauksilla on toisin kuin muodollisilla varauksilla kokeellinen perusta).
• Neljällä happiatomilla on ekvivalentit osittaiset negatiiviset varaukset (# 2).
• Happiatomien osittaiset negatiiviset varaukset lisäävät yli $ -2 $, mutta eivät missään lähellä $ -4 $ (# 1).

Ben Norris ”vastaus on erinomainen. Tulen tekemään yhteistyötä visuaalinen menettely, joten se voi tarjota toisenlaisen näkökulman.

Tapa, jolla olen oppinut sen, hapetusnumerot voidaan määrittää selvittämällä w Tällöin sidoselektronit olettaisivat, että sidokset ovat 100% ionisia, kun taas muodolliset varaukset voidaan määrittää selvittämällä, missä elektronit olisivat, jos sidos olisi 100% kovalenttista.

Sen sijaan, että ottaisit yhtälön suoraan, piirrä yhdisteen Lewis-rakenne. Leikkaa nyt kaikki kovalenttiset sidokset homolyyttisesti, ts. Jaa kaksi elektronia tasaisesti sitoutumisatomien välillä. Laske nyt kuhunkin atomiin kiinnittyneiden elektronien määrä ja vähennä vapaan atomin valenssielektronien määrä. Saamasi luku on ”elektronien ylimäärä”, joka on muodollisen varauksen vastakohta, joten kerro vain luvulla -1. Tässä esimerkkisi toimi.