Egy kémiai házi feladatnál arra kértük, rajzolja meg a $ \ ce {N3-} Lewis-szerkezetét $ .
Válaszom:
- A nitrogén vegyértéke általában öt elektron; $ \ ce {N -} $ -nak hatja van. Ez összesen 16 elektront jelent.
- Ha a negatív töltetet a központi atomra helyezzük, akkor egy $ \ ce {N = N ^ – = N} $
- Ennek hivatalos költsége $ (- 1) $ mindegyik oldalsó nitrogénatomon és $ (2) $ a központi nitrogénatomon amint elszámolt az extra elektron val, így a hivatalos díjak csak akkor törlődnek, ha elszámol a hozzáadott elektronral.
- Ezt a választ egy csomó online forrás támogatja ( 1 , 2 ).
Házi szoftver válasza:
- A c az orrect válasz $ \ ce {N # N + -N ^ 2 -} $
Ennyit mond. Megértettem, hogy miért érvényes ez a miért , az az, hogy ez formális díjat eredményez $ (0) $ minden atomra, szemben az átlagolással erre.
Feltételezem, hogy a második formának van értelme, mivel “alacsonyabb formális töltetet jelent a központi atomra. Ha igen, miért választják az online források az elsőt? Van-e itt némi rezonancia, és a tényleges struktúra kötvényrendelése $ \ frac52 $ és $ \ frac32 $ ?
Megjegyzések
- Ha a negatív töltetet a szerkezeted központi atomjára helyezed, ' l meghaladod az oktett értékét. Ehelyett érdemes egy pozitív töltést elhelyezni ott.
- @IvanNeretin Miért fogom meghaladni az oktetet? A nitrogén vegyértékében általában öt elektron van; egy elektron hozzáadásával hatot kap. . Kettős kötést hoz létre mindkét oldali nitrogénnel, és elektronokat adományoz valenciáik kitöltésére abban a változatban.
-
chemistry.stackexchange.com/questions/19904/… kémia .stackexchange.com / questions / 33101 / …
Válasz
A javasolt struktúra hibás. A nitrogén egyik ismert vegyületében sem haladja meg az oktett értékét (és még akkor is, ha $ \ ce {NF5} $ felfedezésre kerül, minden oknál fogva nem haladja meg az oktettet tud mostmár). Ha azonban formális negatív töltésed van, ez azt jelenti, hogy az 5 nitrogénhez általában hozzáadott további elektron van; ha ebből a hat elektronból négyet használnak a kettős kötések felépítésére, akkor is van egy magányos pár nitrogénen, összesen 10 elektron.
Ha problémái vannak a Lewis-struktúrák meghatározásával, négy gyors számítás van hogy segítsen Önnek:
-
Adja össze az összes vegyértékelektront, amelyet az atomok a vegyületbe hoznak.
Minden nitrogénnek öt elektronja van, ráadásul egy negatív töltés van (további elektron) tehát:$$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$
-
Adja meg, hány vegyérték-elektronra lenne szükség ahhoz, hogy minden atomnak saját oktettje legyen (hidrogén esetében: dublet).
Minden nitrogén nyolc elektronra vágyna, így:$$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$
-
Vegyen $ (2) – (1) $ . Ez az atomoknak megosztani kívánt elektronok számát, azaz a kötések számát jelenti.
$$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$
-
Vegyük a $ (1) – (3) $ parancsot. Ez az elektronok számát jelenti, amelyeknek nem kell részt venniük a kötésekben; ezeket aztán magányos párokban kell elosztani.
$$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$
Ezután kezdje el a rajzolást, de győződjön meg arról, hogy annyi magányos pár és kötő elektron van, amennyit az egyenletek megadnak. A magányos párok figyelmen kívül hagyásával a következő lehetséges struktúrákat kaphatjuk meg a $ \ ce {N3 -} $ számára:
$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$
( Négy magányos pár elosztása a három nitrogénen úgy, hogy mindegyiknek végső soron nyolc vegyérték-elektronja legyen, az olvasó feladata , mert lusta vagyok megnyitni a ChemDraw-t a struktúrák megrajzolásához .)
Miután ezt megtette, meg kell vizsgálnia a lehetséges hivatalos terheket. Ehhez ossza meg az egyes kötéseket homogén módon (azaz mindegyik atomnak adja meg a kötő elektronok egyikét), és számolja meg. Hasonlítsa össze ezt a számot azzal, amivel egy atomnak rendelkeznie kell; a különbség megfelel az atom formális töltésének.(Mivel az elektronok negatívak, egy további elektron a $ – 1 $ töltésnek felel meg.) Ha elvégeztük ezt a három struktúrát, akkor elérjük:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$
Mindegyik esetben a formális töltések összegzik a molekuláris ion teljes töltését ( $ – 1 $ ), ami arra utal, hogy helyesen tettük. (Ismét békésen kihagytam a magányos párokat; a hivatalos vádjaimmal meghatározhatja, hol kellett lenniük, és hány.)
A nulla hivatalos terhelésnek nincs elve. A különböző struktúrák közötti viták során azonban a kevésbé formális díjakkal járó struktúra gyakran (nem mindig!) „Kedvezőbb”. (A tényleges kifejezésnek „jobban hozzájárul az összképhez” kell lennie, de ez ebben a szakaszban túlságosan megzavarhatja.)
De a három közül melyik a helyes? Ők mind! Valójában ez az úgynevezett mezoméria: számos (rezonancia) struktúránk van, amelyek valamennyien megmagyarázzák a tényleges vegyületet, de egyikük sem tartja az abszolút igazságot. Ennek bemutatásához rezonancia nyilakat szoktak rajzolni az ábrák közé:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} # N} $$
A legfontosabb különbség a helyes struktúrák és az Ön javaslata között az, hogy a központi nitrogénatom soha nem hordozhat negatív formális töltetet, mivel négy kötést kell elhelyeznie a szomszédaival, ami csak lehetséges a $ \ ce {N +} $ számára.
Ami a házi feladatra adott választ illeti: Ez nem feltétlenül helyes, mert hiányos . Mindhárom struktúrát helyesnek kell jelölni – mindaddig, amíg a rezonancia fogalmát hivatalosan nem vezetik be, és ekkor csak a három kombinációjának kell lennie.
Megjegyzések
- De … de … nem kell ' nincs szüksége ChemDraw-ra, ha az az el3g4nt MathJax szintaxissal megtehető: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.}} {\ underset {\ Large. \! \ !.} {N}}} \! \ !:} $$ * Túlzottan magabiztos alkoholista *
- @andselisk Valójában azon gondolkodtam, hogy megrajzolom őket MathJaxszal, de aztán úgy döntöttem, hogy ma nem ennek a napja nyúlüreg. De köszönöm a kiadós nevetést! = D
- Oké, látom, hogy legalább hol hibáztam. Az osztályban bevezették a rezonanciát, amely számos ilyen házi feladatot még jobban megkaparint, mert több egyformán helyes válasz létezik.