Podczas pracy domowej z chemii „poproszono nas o narysowanie struktury Lewisa $ \ ce {N3-} $ .
Moja odpowiedź:
- Azot ma zwykle wartościowość pięciu elektronów; $ \ ce {N -} $ ma sześć. To daje w sumie 16 elektronów.
- Jeśli umieścimy ujemny ładunek na atomie centralnym, otrzymamy strukturę $ \ ce {N = N ^ – = N} $
- To ma formalną opłatę w wysokości $ (- 1) $ na każdym z bocznych atomów azotu i $ (2) $ na centralnym atomie azotu gdy już rozliczysz dodatkowy elektron , więc formalne opłaty są anulowane tylko wtedy, gdy uwzględnisz dodany elektron.
- Ta odpowiedź jest obsługiwana przez kilka źródeł internetowych ( 1 , 2 ).
Odpowiedź oprogramowania do pracy domowej:
- Plik c Prawidłowa odpowiedź to $ \ ce {N # N + -N ^ 2 -} $
To wszystko, co mówi. Rozumiem, dlaczego jest to prawidłowe, ponieważ daje to formalną opłatę w wysokości $ (0) $ za każdy atom, w przeciwieństwie do uśredniania do tego.
Przypuszczam, że druga forma ma sens, ponieważ jest to niższy ładunek formalny na atomie centralnym. Jeśli tak, dlaczego zasoby online wolą pierwszą? Czy zachodzi tu jakiś rezonans i rzeczywista struktura ma zamówienia obligacji $ \ frac52 $ i $ \ frac32 $ ?
Komentarze
- Jeśli umieścisz ujemny ładunek na centralnym atomie swojej struktury, ' przekroczy oktet. Zamiast tego możesz umieścić tam dodatni ładunek.
- @IvanNeretin Dlaczego przekroczę oktet? Azot ma zwykle wartościowość pięciu elektronów; dodanie elektronu daje mu sześć . Tworzy podwójne wiązanie z azotem z każdej strony i przekazuje elektrony, aby wypełnić ich wartościowości w tej wersji.
-
chemistry.stackexchange.com/questions/19904/… chemia .stackexchange.com / questions / 33101 / …
Answer
Proponowana struktura jest nieprawidłowa. Azot nie przekracza oktetu w żadnym ze znanych związków (a nawet jeśli zostanie odkryte $ \ ce {NF5} $ , nie przekroczy oktetu według wszystkiego, co wiem teraz). Jednakże, jeśli masz formalny ładunek ujemny, oznacza to, że zwykle dodatkowy elektron dodany do azotu 5 ma; jeśli cztery z tych sześciu elektronów zostaną użyte do zbudowania podwójnych wiązań, nadal istnieje samotna para na azocie, w sumie 10 elektronów.
Jeśli masz problemy z określeniem struktur Lewisa, są cztery szybkie obliczenia które możesz wykonać, aby ci pomóc:
-
Zsumuj wszystkie elektrony walencyjne, które atomy wnoszą do związku.
Każdy azot ma pięć elektronów plus jeden ładunek ujemny (dodatkowy elektron), więc:$$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$
-
Dodaj, ile elektronów walencyjnych byłoby potrzebnych, aby każdy atom miał własny oktet (w przypadku wodoru: dublet).
Każdy azot potrzebowałby ośmiu elektronów, więc:$$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$
-
Weź $ (2) – (1) $ . To reprezentuje liczbę elektronów, które atomy muszą dzielić, tj. Liczbę wiązań.
$$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$
-
Weź $ (1) – (3) $ . Reprezentuje liczbę elektronów, które nie muszą brać udziału w wiązaniach; muszą one następnie zostać rozdzielone jako samotne pary.
$$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$
Następnie zacznij rysować, ale upewnij się, że masz tyle samotnych par i wiążących się elektronów, ile podano w równaniu. Ignorując samotne pary, możemy uzyskać następujące możliwe struktury dla $ \ ce {N3 -} $ :
$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$
( Ćwiczenie polegające na rozmieszczeniu czterech samotnych par na trzech atomach azotu, tak aby ostatecznie każdy miał osiem elektronów walencyjnych, pozostaje czytelnikowi , ponieważ jestem zbyt leniwy, aby otworzyć ChemDraw i narysować struktury . p> Gdy już to zrobisz, musisz przyjrzeć się potencjalnym formalnym opłatom. W tym celu rozdziel każde wiązanie jednorodnie (tj. Daj każdemu atomowi jeden z elektronów wiążących) i policz. Porównaj tę liczbę z tym, co powinien mieć atom; różnica odpowiada formalnemu ładunkowi atomu.(Ponieważ elektrony są ujemne, dodatkowy elektron odpowiada ładunkowi $ – 1 $ ). Po wykonaniu tych trzech struktur dochodzimy do:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$
W każdym z tych przypadków opłaty formalne sumują się do całkowitego ładunku jonu molekularnego ( $ – 1 $ ), co oznacza, że zrobiliśmy to poprawnie. (Ponownie, nieśmiało pominąłem samotne pary; możesz użyć moich formalnych opłat, aby określić, gdzie powinny być i ile.)
Nie ma zasady zerowych opłat formalnych. Jednak podczas debat między różnymi strukturami struktura z mniej formalnymi zarzutami jest często (nie zawsze!) Bardziej „korzystna”. (Faktyczny termin powinien brzmieć „przyczynia się bardziej do ogólnego obrazu”, ale na tym etapie może to zbytnio zmylić.)
Ale które z tych trzech jest poprawne? Oni wszyscy są! W rzeczywistości jest to tak zwane mezomerię: mamy wiele struktur (rezonansowych), z których wszystkie nieco wyjaśniają rzeczywisty związek, ale żadna z nich nie zawiera absolutnej prawdy. Aby to pokazać, strzałki rezonansu są zwykle rysowane między obrazami:
$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} # N} $$
Kluczową różnicą między prawidłowymi strukturami a twoją propozycją jest to, że centralny atom azotu nigdy nie może przenosić ujemnego ładunku formalnego, ponieważ musi pomieścić cztery wiązania do swoich sąsiadów, co jest tylko możliwe dla $ \ ce {N +} $ .
Co do odpowiedzi udzielonej w pracy domowej: Nie jest do końca poprawna, ponieważ jest niekompletna . Wszystkie trzy struktury powinny być oznaczone jako poprawne – do momentu formalnego wprowadzenia pojęcia rezonansu, w którym to momencie powinno być tylko połączenie tych trzech.
Komentarze
- Ale… ale… nie ' nie potrzebujesz ChemDraw, kiedy można to zrobić za pomocą el3g4nt składnia MathJax: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.} {\ underset {\ Large. \! \ !.} {N}}} \! \ !:} $$ * Zbyt pewny siebie alkoholik *
- @andselisk Właściwie rozważałem narysowanie ich z MathJaxem, ale potem zdecydowałem, że dzisiaj nie był na to dzień królicza nora. Ale dzięki za serdeczny śmiech! = D
- OK, przynajmniej widzę, gdzie popełniłem błąd. Na zajęciach wprowadzono rezonans, dzięki czemu wiele z tych problemów z zadaniami domowymi jest jeszcze bardziej drapieżnych, ponieważ jest więcej niż jedna równie poprawna odpowiedź.