Vad är azidjonens Lewis-struktur?

Din föreslagna struktur är fel. Kväve överstiger inte oktetten i någon av dess kända föreningar (och även om $ \ ce {NF5} $ kommer att upptäckas kommer den inte att överstiga oktetten enligt allt vi vet nu). Men om du har en formell negativ laddning betyder det att en extra elektron tillsatt till 5 kväve vanligtvis har; om fyra av dessa sex elektroner används för att bygga dubbelbindningarna, finns det fortfarande ett ensamt par på kväve för totalt 10 elektroner.

Om du har problem med att bestämma Lewis-strukturer finns det fyra snabba beräkningar som du kan utföra för att hjälpa dig:

1. Lägg till alla valenselektroner som atomerna för in i föreningen.
   Varje kväve har fem elektroner plus det finns en negativ laddning (ytterligare elektron) så:

   $$ 3 \ times5 + 1 = 16 \ tag {1} $$

2. Lägg upp hur många valenselektroner som behövs så att varje atom har en egen oktett (för väte: dublet).
   Varje kväve vill ha åtta elektroner så:

   $$ 3 \ times8 = 24 \ tag {2} $$

3. Ta $ (2) – (1) $ . Detta representerar antalet elektroner som atomerna måste dela, dvs. antalet bindningar.

   $$ 24-16 = 8 \ tag {3} $$

4. Ta $ (1) – (3) $ . Detta representerar antalet elektroner som inte behöver delta i bindningar; dessa måste sedan distribueras som ensamma par.

   $$ 16-8 = 8 \ tag {4} $$

Börja sedan rita men se till att du har så många ensamma par och bindningselektroner som ekvationerna anger. Om vi ignorerar de ensamma paren kan vi få följande möjliga strukturer för $ \ ce {N3 -} $ :

$$ \ ce {N # NN} \ qquad \ qquad \ ce {N = N = N} \ qquad \ qquad \ ce {NN # N} $$

( Övningen med att fördela fyra ensamma par över de tre kväven så att var och en har slutligen åtta valenselektroner lämnas till läsaren eftersom jag är för lat för att öppna ChemDraw för att rita strukturerna .)

När du har gjort det måste du titta på potentiella formella avgifter. För det, dela varje bindning homogent (dvs ge varje atom en av bindningselektronerna) och räkna. Jämför detta antal med vad en atom borde ha; skillnaden motsvarar atomens formella laddning.(Eftersom elektroner är negativa motsvarar en extra elektron en laddning på $ – 1 $ .) När vi är färdiga för dessa tre strukturer når vi:

$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N}} \ qquad \ qquad \ ce {\ overset {2 -} {N} – \ overset {+} {N} #N} $$

I vart och ett av dessa fall summerar de formella laddningarna den totala laddningen för molekyljonen ( $ – 1 $ ) vilket är en indikation på att vi har gjort det korrekt. (Återigen har jag fåriskt utelämnat de ensamma paren. Du kan använda mina formella avgifter för att avgöra var de borde ha varit och hur många.)

Det finns ingen princip om noll formella avgifter. Men när man diskuterar mellan olika strukturer är en struktur med mindre formella avgifter ofta (inte alltid!) Mer ”gynnsam”. (Den faktiska termen ska vara ”bidrar mer till den övergripande bilden” men det kan förvirra för mycket i detta skede.)

Men vilken av de tre är korrekt? De är alla! Faktum är att detta är vad som kallas mesomery: vi har ett antal (resonans) strukturer som alla förklarar den faktiska föreningen lite men ingen av dem har den absoluta sanningen. För att visa detta ritas vanligtvis resonanspilar mellan skildringarna:

$$ \ ce {N # \ overset {+} {N} – \ overset {2 -} {N} < – > \ overset {-} {N} = \ overset {+} {N} = \ overset {-} {N} < – > \ överskott {2 -} {N} – \ överskott {+} {N} # N} $$

Huvudskillnaden mellan korrekta strukturer och ditt förslag är att den centrala kväveatomen aldrig kan bära en negativ formell laddning eftersom den behöver ta emot fyra bindningar till sina grannar, vilket bara är möjligt för $ \ ce {N +} $ .

När det gäller svaret i läxansvaret: Det är inte helt korrekt eftersom det är ofullständigt . Alla tre strukturer bör markeras som korrekta – tills begreppet resonans formellt har introducerats, varvid endast en kombination av de tre ska vara.

Kommentarer

• Men … men … du behöver ' t behöver ChemDraw när det kan göras med el3g4nt MathJax syntax: $$ \ ce {: \! \! N # \ overset {+} {{N}} – \ overset {2 -} {\ overset {\ Large. \! \ !.} {\ underset {\ Large. \! \ !.} {N}}} \! \ !:} $$ * Överdriven alkoholist *
• @andselisk Jag övervägde faktiskt att rita dem med MathJax men bestämde mig för att idag inte var dagen för det kaninhål. Men tack för ett rejält skratt! = D
• Okej, jag ser var jag gjorde fel åtminstone. Resonans har införts i klassen, vilket gör ett antal av dessa läxproblem ännu mer huvudskrapade eftersom det finns mer än ett lika korrekt svar.