- Kvalitative fordeler ved bruk av formell last
- Formel og hvordan du beregner den
- Beregningsvariasjoner i henhold til strukturen
- Eksempler på formelle belastningsberegninger
- BF
- Beh
- CO (karbonmonoksid)
- NH
- referanser
Den formelle ladningen (CF) er den som er tilordnet et atom i et molekyl eller ion, som gjør det mulig å forklare strukturer og kjemiske egenskaper basert på det. Dette konseptet innebærer hensynet til den maksimale karakteren av kovalens i obligasjonen AB; det vil si at paret elektronene deles likt mellom A og B.
For å forstå det ovennevnte, viser bildet nedenfor to sammenkoblede atomer: det ene betegnet med bokstaven A og det andre med bokstaven B. Som det fremgår, blir det i sirkelen av sirklene dannet en binding med paret ":". I dette heteronukleære molekylet, hvis A og B har like elektronegativiteter, forblir paret ":" like langt fra både A og B.
Siden to forskjellige atomer ikke kan ha identiske egenskaper, tiltrekkes imidlertid paret ":" av det som er mer elektronegativt. I dette tilfellet, hvis A er mer elektronegativt enn B, er paret ":" nærmere A enn B. B. Det motsatte oppstår når B er mer elektronegativt enn A, nærmer seg nå ":" til B.
Så for å tilordne de formelle kostnadene til både A og B, er det nødvendig å vurdere den første saken (den øverst på bildet). Hvis den rent kovalente bindingen AB skulle bryte, ville det oppstå et homolytisk brudd, og frembringe frie radikaler A · og · B.
Kvalitative fordeler ved bruk av formell last
Elektronene er ikke faste, som i forrige eksempel, men beveger seg og går tapt gjennom atomene i molekylet eller ionet. Hvis det er et diatomisk molekyl, er det kjent at paret ":" må deles eller vandre mellom begge atomer; det samme skjer i et molekyl av ABC-typen, men med større kompleksitet.
Når man studerer et atom og antar en kovalens på hundre prosent i bindingen, er det imidlertid lettere å fastslå om det får eller mister elektroner i forbindelsen. For å bestemme denne gevinsten eller tapet, må din basale eller frie tilstand sammenlignes med det elektroniske miljøet.
På denne måten er det mulig å tilordne en positiv ladning (+) hvis atomet mister et elektron, eller en negativ ladning (-) når det tvert imot får et elektron (tegnene må skrives i en sirkel).
Selv om elektronene ikke kan lokaliseres nøyaktig, er disse formelle (+) og (-) ladningene på strukturer i de fleste tilfeller i samsvar med de forventede kjemiske egenskapene.
Det vil si at den formelle ladningen til et atom er nært relatert til molekylær geometri i omgivelsene og dens reaktivitet i forbindelsen.
Formel og hvordan du beregner den
Er formelle siktelser tildelt vilkårlig? Svaret er nei. For dette må gevinsten eller tapet av elektroner beregnes under forutsetning av rent kovalente bindinger, og dette oppnås gjennom følgende formel:
CF = (gruppens antall atom) - (antall bindinger det danner) - (antall udelte elektroner)
Hvis atomet har en CF med en verdi på +1, tildeles det en positiv ladning (+); mens du har en CF med en verdi på -1, tildeles en negativ ladning (-).
For å beregne CF korrekt, må følgende trinn følges:
- Finn i hvilken gruppe atomet finnes i den periodiske tabellen.
- Telle antall obligasjoner det danner med sine naboer: dobbeltbindinger (=) er verdt to og trippelbindinger er verdt tre (≡).
- Teller til slutt antallet udelte elektroner, som lett kan observeres med Lewis-strukturer.
Beregningsvariasjoner i henhold til strukturen
Gitt det lineære molekylet ABCD, kan de formelle ladningene for hvert atom variere hvis strukturen for eksempel nå er skrevet som: BCAD, CABD, ACDB, etc. Dette er fordi det er atomer som ved å dele flere elektroner (danne flere bindinger) skaffer seg positive eller negative CF-er.
Så hvilken av de tre mulige molekylstrukturene tilsvarer sammensatt ABCD? Svaret er: den som vanligvis har de laveste CF-verdiene; på samme måte den som tildeler negative ladninger (-) til de mest elektronegative atomer.
Hvis C og D er mer elektronegative enn A og B, får de følgelig positive formelle ladninger (sett fra en mnemonisk regel) ved å dele flere elektron.
Dermed er den mest stabile strukturen, og den mest energisk foretrukne, CABD, siden både C og B i dette danner bare en binding. På den annen side er ABCD-strukturen og de som har C eller B som danner to bindinger (–C– eller –D–), mer ustabile.
Hvilken av alle strukturene er den mest ustabile? ACDB, fordi ikke bare C og D danner to bindinger, men også deres formelle negative ladninger (-) ligger inntil hverandre, noe som destabiliserer strukturen ytterligere.
Eksempler på formelle belastningsberegninger
BF
Boratom er omgitt av fire fluoratomer. Siden B tilhører gruppe IIIA (13) mangler den udelte elektroner og danner fire kovalente bindinger, og CF er (3-4-0 = -1). På den annen side, for F, et element i gruppe VIIA (17), er dens CF (7-6-1 = 0).
For å bestemme ladningen til ionet eller molekylet, er det nok å tilsette den individuelle CF til atomene som utgjør det: (1 (-1) + 4 (0) = -1).
CF for B har imidlertid ingen reell mening; det vil si at den høyeste elektrontettheten ikke ligger på den. I virkeligheten er denne elektrontettheten fordelt mot de fire atomene i F, et element som er mye mer elektronegativt enn B.
Beh
Berylliumatom tilhører gruppe IIA (2), danner to bindinger og mangler, igjen, ikke delte elektroner. Dermed er CF-ene for Be og H:
CF Be = 2-2-0 = 0
CF H = 1-1-0 = 0
Last BeH 2 = 1 (0) + 2 (0) = 0
CO (karbonmonoksid)
Lewisstrukturen kan bli representert som: C0O: (selv om den har andre resonansstrukturer). Gjenta CF-beregningen, denne gangen for C (av gruppe IVA) og O (av gruppe VIA), vi har:
CF C = 4-3-2 = -1
CF O = 6-3-2 = +1
Dette er et eksempel der de formelle kostnadene ikke samsvarer med elementenes natur. O er mer elektronegativt enn C og bør derfor ikke ha en positiv.
De andre strukturene (C = O og (+) CO (-) ), selv om de overholder den sammenhengende tildelingen av ladninger, overholder ikke oktettsregelen (C har mindre enn åtte valenselektroner).
NH
jo flere elektroner N deler, desto mer positivt er CF (til og med ammoniumion, siden det ikke har energitilgjengelighet for å danne fem bindinger).
Ved å bruke beregningene for N i ammoniumion, ammonia og amide ion, har vi da:
CF = 5-4-0 = 1 (NH 4 + )
CF = 5-3-2 = 0 (NH 3 )
Og endelig:
CF = 5-2-4 = -1 (NH 2 - )
Det vil si at i NH 2 - N har fire udelte elektroner, og den deler dem alle når den danner NH 4 + . CF for H er lik 0, og derfor blir beregningen lagret.
referanser
- James. (2018). En nøkkelferdighet: Hvordan beregne formell kostnad. Hentet 23. mai 2018, fra: masterorganicchemistry.com
- Dr. Ian Hunt. Institutt for kjemi, University of Calgary. Formelle avgifter. Hentet 23. mai 2018, fra: chem.ucalgary.ca
- Formelle avgifter. . Hentet 23. mai 2018, fra: chem.ucla.edu
- Jeff D. Cronk. Formell kostnad. Hentet 23. mai 2018, fra: guweb2.gonzaga.edu
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Learning, s 268-270.
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave. S. 38). Mc Graw Hill.
- Monica Gonzalez. (10. august 2010). Formell kostnad. Hentet 23. mai 2018, fra: quimica.laguia2000.com