Voor een scheikundehuiswerk werd ons “gevraagd om de Lewis-structuur van $ \ ce {N3-} te tekenen $ .
Mijn antwoord:
- Stikstof heeft gewoonlijk vijf elektronen in zijn waarde; $ \ ce {N -} $ heeft zes. Dit maakt een totaal van 16 elektronen in totaal.
- Als we de negatieve lading op het centrale atoom plaatsen, krijgen we een structuur van $ \ ce {N = N ^ – = N} $
- Dit heeft een formele afschrijving van $ (- 1) $ op elk van de stikstofatomen aan de zijkant en $ (2) $ op het centrale stikstofatoom als je eenmaal rekening hebt gehouden met het extra elektron , dus de formele kosten worden alleen geannuleerd als u rekening houdt met het toegevoegde elektron.
- Dit antwoord wordt ondersteund door een aantal online bronnen ( 1 , 2 ).
Antwoord op huiswerksoftware:
- De c het juiste antwoord is $ \ ce {N # N + -N ^ 2 -} $
Dat is alles wat er staat. Ik begrijp waarom dit geldig is dat dit een formele lading geeft van $ (0) $ voor elk atoom, in plaats van een gemiddelde te berekenen
Ik neem aan dat de tweede vorm logisch is, omdat het “een lagere formele lading op het centrale atoom is. Zo ja, waarom geven online bronnen de voorkeur aan de eerste? Is hier enige resonantie gaande, en de feitelijke structuur heeft bindingsvolgordes van $ \ frac52 $ en $ \ frac32 $ ?
Reacties
- Als je de negatieve lading op het centrale atoom van je structuur plaatst, ' overschrijd je het octet. In plaats daarvan zou je daar een positieve lading kunnen plaatsen.
- @IvanNeretin Waarom overschrijd ik een octet? Stikstof heeft normaal gesproken vijf elektronen in zijn valentie; als je een elektron toevoegt, krijg je er zes . Het maakt een dubbele binding met stikstof aan beide zijden en schenkt elektronen om hun valenties in die versie te vullen.
-
chemistry.stackexchange.com/questions/19904/… chemie .stackexchange.com / questions / 33101 / …
Antwoord
Uw voorgestelde structuur is onjuist. Stikstof overschrijdt het octet in geen van de bekende verbindingen (en zelfs als $ \ ce {NF5} $ wordt ontdekt, zal het octet niet overschrijden volgens alles wat we weet nu). Als u echter een formele negatieve lading heeft, betekent dit dat een extra elektron toegevoegd aan de 5 stikstof gewoonlijk heeft; als vier van die zes elektronen worden gebruikt om de dubbele bindingen te bouwen, is er nog steeds een alleenstaand paar op stikstof voor in totaal 10 elektronen.
Als je problemen hebt met het bepalen van Lewis-structuren, zijn er vier snelle berekeningen die u kunt uitvoeren om u te helpen:
-
Tel alle valentie-elektronen op die de atomen in de verbinding brengen.
Elke stikstof heeft vijf elektronen plus er is één negatieve lading (extra electron) dus:$$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$
-
Tel op hoeveel valentie-elektronen er nodig zijn, zodat elk atoom een eigen octet (voor waterstof: dublet) heeft.
Elke stikstof zou acht elektronen willen, dus:$$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$
-
Neem $ (2) – (1) $ . Dit vertegenwoordigt het aantal elektronen dat de atomen moeten delen, dwz het aantal bindingen.
$$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$
-
Neem $ (1) – (3) $ . Dit geeft het aantal elektronen weer dat niet aan bindingen hoeft deel te nemen; deze moeten dan als eenzame paren worden verdeeld.
$$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$
Begin dan met tekenen, maar zorg ervoor dat je zoveel eenzame paren en bindingselektronen hebt als in de vergelijkingen staat. Als we de eenzame paren negeren, kunnen we de volgende mogelijke structuren krijgen voor $ \ ce {N3 -} $ :
$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$
( De oefening om vier eenzame paren over de drie stikstofatomen te verdelen, zodat elk uiteindelijk acht valentie-elektronen heeft, wordt aan de lezer overgelaten omdat ik te lui ben om ChemDraw te openen om de structuren te tekenen .)
Nadat u dat heeft gedaan, moet u de mogelijke formele aanklachten bekijken. Splits daarvoor elke binding homogeen (d.w.z. geef elk atoom een van de bindende elektronen) en tel. Vergelijk die telling met wat een atoom zou moeten hebben; het verschil komt overeen met de formele lading van het atoom.(Omdat elektronen negatief zijn, komt een extra elektron overeen met een lading van $ – 1 $ .) Als we klaar zijn voor die drie structuren, komen we uit op:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$
In elk van deze gevallen zijn de formele kosten de totale lading van het moleculaire ion ( $ – 1 $ ) wat een indicatie is dat we het correct hebben gedaan. (Nogmaals, ik heb de eenzame paren schaapachtig weggelaten; je kunt mijn formele beschuldigingen gebruiken om te bepalen waar ze hadden moeten zijn en hoeveel.)
Er is geen principe van nul formele aanklachten. Bij debatten tussen verschillende structuren is een structuur met minder formele lasten echter vaak (niet altijd!) Gunstiger. (De eigenlijke term zou moeten zijn ‘draagt meer bij aan het totaalplaatje’, maar dat kan in dit stadium te veel verwarring veroorzaken.)
Maar welke van de drie is correct? Ze zijn allemaal! In feite is dit wat bekend staat als mesomery: we hebben een aantal (resonantie) structuren die allemaal de feitelijke verbinding een beetje verklaren, maar geen van beide de absolute waarheid bevatten. Om dit te laten zien, worden meestal resonantiepijlen tussen de afbeeldingen getekend:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} # N} $$
Het belangrijkste verschil tussen correcte structuren en uw stelling is dat het centrale stikstofatoom nooit een negatieve formele lading kan dragen, aangezien het vier bindingen met zijn buren moet opnemen, wat slechts mogelijk voor $ \ ce {N +} $ .
Wat betreft het antwoord gegeven in het huiswerkantwoord: het is niet helemaal correct omdat het onvolledig is . Alle drie de structuren moeten als correct worden gemarkeerd – totdat het concept resonantie formeel is geïntroduceerd, op welk punt alleen een combinatie van de drie zou moeten zijn.
Opmerkingen
- Maar … maar … je hebt ' geen ChemDraw nodig als het kan met el3g4nt MathJax syntaxis: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.} {\ underset {\ Large. \! \ !.} {N}}} \! \ !:} $$ * Overmoedig alcoholist *
- @andselisk Ik overwoog ze eigenlijk te tekenen met MathJax, maar besloot toen dat vandaag niet de dag daarvoor was konijnenhol. Maar bedankt voor een hartelijke lach! = D
- Oké, ik zie tenminste waar ik de fout heb gemaakt. Resonantie is geïntroduceerd in de klas, waardoor een aantal van deze huiswerkproblemen nog meer duizelig wordt omdat er meer dan één even goed antwoord is.