In un compito di chimica, ci “è stato chiesto di disegnare la struttura di Lewis di $ \ ce {N3-} $ .
La mia risposta:
- Lazoto ha normalmente cinque elettroni nella sua valenza; $ \ ce {N -} $ ne ha sei. Ciò fa un totale di 16 elettroni in totale.
- Se posizioniamo la carica negativa sullatomo centrale, otteniamo una struttura di $ \ ce {N = N ^ – = N} $
- Questo ha un addebito formale di $ (- 1) $ su ciascuno degli atomi di azoto laterali e $ (2) $ sullatomo di azoto centrale dopo aver calcolato lelettrone in più , quindi gli addebiti formali si annullano solo quando si tiene conto dellelettrone aggiunto.
- Questa risposta è supportata da un mucchio di fonti online ( 1 , 2 ).
Risposta del software per i compiti:
- Il c La risposta corretta è $ \ ce {N # N + -N ^ 2 -} $
Questo è tutto quello che dice. La mia comprensione del perché questo è valido è che fornisce un addebito formale di $ (0) $ per ogni atomo, invece di calcolare la media a quello.
Suppongo che la seconda forma abbia senso, in quanto “è una carica formale inferiore sullatomo centrale. In tal caso, perché le risorse online preferiscono la prima? Cè qualche risonanza in atto qui, e la struttura attuale ha ordini di obbligazioni di $ \ frac52 $ e $ \ frac32 $ ?
Commenti
- Se metti la carica negativa sullatomo centrale della tua struttura, ' supererai lottetto. Invece, potresti voler inserire una carica positiva lì.
- @IvanNeretin Perché supererò un ottetto? Lazoto ha normalmente cinque elettroni nella sua valenza; laggiunta di un elettrone ne dà sei . Crea un doppio legame con ogni lato dellazoto e dona elettroni per riempire le loro valenze in quella versione.
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chemistry.stackexchange.com/questions/19904/… chimica .stackexchange.com / questions / 33101 / …
Risposta
La struttura proposta è sbagliata. Lazoto non supera lottetto in nessuno dei suoi composti noti (e anche se $ \ ce {NF5} $ verrà scoperto non supererà lottetto secondo tutto ciò che abbiamo sapere ora). Tuttavia, se si dispone di una carica negativa formale, significa che di solito ha un elettrone aggiuntivo aggiunto al 5 azoto; se quattro di questi sei elettroni vengono utilizzati per costruire i doppi legami, cè ancora una coppia solitaria sullazoto per un totale di 10 elettroni.
Se hai problemi a determinare le strutture di Lewis, ci sono quattro rapidi calcoli che puoi eseguire per aiutarti:
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Somma tutti gli elettroni di valenza che gli atomi stanno portando nel composto.
Ogni azoto ha cinque elettroni più cè una carica negativa (addizionale electron) quindi:$$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$
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Somma quanti elettroni di valenza sarebbero necessari in modo che ogni atomo abbia un ottetto (per lidrogeno: dublet) proprio.
Ogni azoto vorrebbe otto elettroni, quindi:$$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$
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Prendi $ (2) – (1) $ . Questo rappresenta il numero di elettroni che gli atomi devono condividere, ovvero il numero di legami.
$$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$
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Prendi $ (1) – (3) $ . Questo rappresenta il numero di elettroni che non devono prendere parte ai legami; questi devono quindi essere distribuiti come coppie solitarie.
$$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$
Quindi, inizia a disegnare ma assicurati di avere tante coppie solitarie ed elettroni di legame quanti sono stati indicati dalle equazioni. Ignorando le coppie solitarie, possiamo ottenere le seguenti possibili strutture per $ \ ce {N3 -} $ :
$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$
( Lesercizio di distribuire quattro coppie solitarie attraverso i tre nitrogeni in modo che ciascuna abbia alla fine otto elettroni di valenza è lasciato al lettore perché sono troppo pigro per aprire ChemDraw per disegnare le strutture .
Dopo averlo fatto, è necessario esaminare i potenziali addebiti formali. Per questo, dividi ogni legame in modo omogeneo (cioè dai a ciascun atomo uno degli elettroni di legame) e conta. Confronta quel conteggio con quello che dovrebbe avere un atomo; la differenza corrisponde alla carica formale dellatomo.(Poiché gli elettroni sono negativi, un elettrone aggiuntivo corrisponde a una carica di $ – 1 $ .) Una volta fatto per queste tre strutture, arriviamo a:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$
In ciascuno di questi casi, le cariche formali si sommano alla carica complessiva dello ione molecolare ( $ – 1 $ ) che indica che labbiamo fatto correttamente. (Di nuovo, ho timidamente tralasciato le coppie solitarie; puoi usare le mie accuse formali per determinare dove avrebbero dovuto essere e quante.)
Non esiste il principio di zero addebiti formali. Tuttavia, quando si discute tra diverse strutture, una struttura con meno oneri formali è spesso (non sempre!) Più “favorevole”. (Il termine effettivo dovrebbe essere “contribuisce di più al quadro generale”, ma ciò potrebbe confondere troppo in questa fase.)
Ma quale dei tre è corretto? Lo sono tutti! In effetti, questo è ciò che è noto come mesomeria: abbiamo un numero di strutture (di risonanza) che spiegano un po il composto effettivo ma nessuna delle due contiene la verità assoluta. Per dimostrarlo, le frecce di risonanza vengono solitamente disegnate tra le raffigurazioni:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} # N} $$
La differenza fondamentale tra le strutture corrette e la tua proposta è che latomo di azoto centrale non può mai portare una carica formale negativa poiché deve accogliere quattro legami con i suoi vicini che è solo possibile per $ \ ce {N +} $ .
Per quanto riguarda la risposta data nella risposta dei compiti: non è strettamente corretta perché è incompleta . Tutte e tre le strutture dovrebbero essere contrassegnate come corrette – fino a quando il concetto di risonanza non sarà stato formalmente introdotto, a quel punto dovrebbe esserci solo una combinazione delle tre.
Commenti
- Ma … ma … non ' hai bisogno di ChemDraw quando può essere fatto con el3g4nt Sintassi MathJax: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.} {\ underset {\ Large. \! \ !.} {N}}} \! \ !:} $$ * Overconfident alcoholic *
- @andselisk In effetti, stavo pensando di disegnarli con MathJax ma poi ho deciso che oggi non era il giorno giusto tana del coniglio. Ma grazie per una bella risata! = D
- Ok, almeno ho capito dove ho sbagliato. La risonanza è stata introdotta in classe, rendendo molti di questi problemi con i compiti ancora più grattacapi perché cè più di una risposta ugualmente corretta.