Plik opłata formalna (CF) to taki, który jest przypisany do atomu cząsteczki lub jonu, co pozwala na wyjaśnienie jego budowy i właściwości chemicznych na jego podstawie. Koncepcja ta zakłada rozważenie maksymalnego charakteru kowalencji w wiązaniu A-B; to znaczy, para elektronów jest dzielona równo między A i B..
Aby zrozumieć powyższe, dolny obraz przedstawia dwa połączone ze sobą atomy: jeden oznaczony literą A, a drugi literą B. Jak widać, w przecięciu okręgów tworzy się wiązanie z parą „:”. W tej heterojądrowej cząsteczce, jeśli A i B mają równe elektroujemności, para „:” pozostaje w równej odległości od A i B.
Ponieważ jednak dwa różne atomy nie mogą mieć identycznych właściwości, para „:” jest przyciągana przez ten, który jest bardziej elektroujemny. W tym przypadku, jeśli A jest bardziej elektroujemne niż B, para „:” jest bliżej A niż B. Odwrotna sytuacja zachodzi, gdy B jest bardziej elektroujemny niż A, zbliżając się teraz do „:” do B.
Aby więc przypisać formalne zarzuty zarówno A, jak i B, należy wziąć pod uwagę pierwszy przypadek (ten nad obrazkiem). Gdyby czysto kowalencyjne wiązanie A-B zostało przerwane, nastąpiłoby homolityczne pęknięcie, generując wolne rodniki A · i · B.
Indeks artykułów
Elektrony nie są unieruchomione, jak w poprzednim przykładzie, ale podróżują i są tracone przez atomy cząsteczki lub jonu. Jeśli jest to cząsteczka dwuatomowa, wiadomo, że para „:” musi być dzielona lub wędrować między obydwoma atomami; to samo dzieje się w cząsteczce typu A-B-C, ale z większą złożonością.
Jednak badając atom i zakładając stuprocentową kowalencję w jego wiązaniach, łatwiej jest ustalić, czy zyskuje, czy traci elektrony w związku. Aby określić ten zysk lub stratę, stan wyjściowy lub stan wolny należy porównać ze środowiskiem elektronicznym..
W ten sposób można przypisać ładunek dodatni (+), jeśli atom straci elektron, lub ładunek ujemny (-), gdy przeciwnie, zyska elektron (znaki muszą być zapisane wewnątrz koła).
Tak więc, chociaż elektronów nie można dokładnie zlokalizować, te formalne ładunki (+) i (-) na strukturach są w większości przypadków zgodne z oczekiwanymi właściwościami chemicznymi..
Oznacza to, że ładunek formalny atomu jest ściśle powiązany z geometrią molekularną jego środowiska i reaktywnością w związku..
Czy opłaty formalne są przypisywane arbitralnie? Odpowiedź brzmi nie. W tym celu zysk lub stratę elektronów należy obliczyć zakładając czysto kowalencyjne wiązania, a osiąga się to za pomocą następującego wzoru:
CF = (numer grupy atomu) - (liczba wiązań, które tworzy) - (liczba niewspółdzielonych elektronów)
Jeśli atom ma CF o wartości +1, przypisywany jest mu ładunek dodatni (+); podczas gdy jeśli masz CF o wartości -1, to jest przypisany ładunek ujemny (-).
Aby poprawnie obliczyć CF, należy wykonać następujące kroki:
- Zlokalizuj, w której grupie atom znajduje się w układzie okresowym.
- Policz liczbę wiązań, które tworzy z sąsiadami: podwójne wiązania (=) są warte dwa, a potrójne - trzy (≡).
- Na koniec policz liczbę niewspółdzielonych elektronów, które można łatwo zaobserwować za pomocą struktur Lewisa.
Biorąc pod uwagę liniową cząsteczkę A-B-C-D, formalne ładunki dla każdego atomu mogą się zmieniać, jeśli na przykład struktura jest teraz zapisana jako: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B itd. Dzieje się tak, ponieważ istnieją atomy, które dzieląc więcej elektronów (tworząc więcej wiązań), uzyskują dodatnią lub ujemną CF..
Więc która z trzech możliwych struktur molekularnych odpowiada związkowi ABCD? Odpowiedź brzmi: ten, który ma generalnie najniższe wartości współczynnika CF; podobnie ten, który przypisuje ujemne ładunki (-) do najbardziej elektroujemnych atomów.
Jeśli C i D są bardziej elektroujemne niż A i B, to dzieląc więcej elektronów, w konsekwencji uzyskują formalne ładunki dodatnie (widziane z reguły mnemonicznej).
Zatem najbardziej stabilną strukturą i najbardziej uprzywilejowaną energetycznie jest C-A-B-D, ponieważ w tej C i B tworzą tylko jedno wiązanie. Z drugiej strony struktura A-B-C-D i te, w których C lub B tworzą dwa wiązania (-C- lub -D-), są bardziej niestabilne.
Która ze wszystkich struktur jest najbardziej niestabilna? A-C-D-B, ponieważ nie tylko C i D tworzą dwa wiązania, ale także ich formalne ładunki ujemne (-) sąsiadują ze sobą, dodatkowo destabilizując strukturę.
Atom boru otoczony jest czterema atomami fluoru. Ponieważ B należy do grupy IIIA (13), brakuje mu niewspółdzielonych elektronów i tworzy cztery wiązania kowalencyjne, jego CF wynosi (3-4-0 = -1). Z drugiej strony dla F, elementu z grupy VIIA (17), jego CF wynosi (7-6-1 = 0).
Aby określić ładunek jonu lub cząsteczki, wystarczy dodać poszczególne CF atomów, które go tworzą: (1 (-1) + 4 (0) = -1).
Jednak CF dla B nie ma prawdziwego znaczenia; to znaczy, że nie występuje na nim najwyższa gęstość elektronów. W rzeczywistości ta gęstość elektronów jest rozłożona na cztery atomy F, pierwiastka znacznie bardziej elektroujemnego niż B..
Atom berylu należy do grupy IIA (2), tworzy dwa wiązania i znowu brakuje mu niewspółdzielonych elektronów. Zatem współczynniki CF dla Be i H są następujące:
CFByć= 2-2-0 = 0
CFH.= 1-1-0 = 0
BeH loaddwa= 1 (0) + 2 (0) = 0
Jego strukturę Lewisa można przedstawić jako: C≡O: (chociaż ma inne struktury rezonansowe). Powtarzając obliczenia CF, tym razem dla C (z grupy IVA) i O (z grupy VIA), otrzymujemy:
CFdo= 4-3-2 = -1
CFLUB= 6-3-2 = +1
To jest przykład, gdzie formalne opłaty nie są zgodne z naturą elementów. O jest bardziej elektroujemny niż C i dlatego nie powinien być dodatni.
Pozostałe struktury (C = O i (+)WSPÓŁ(-)), mimo że spełniają spójne przypisanie ładunków, nie są zgodne z regułą oktetu (C ma mniej niż osiem elektronów walencyjnych).
im więcej elektronów ma udział N, tym bardziej dodatni jest jego CF (nawet jon amonowy, ponieważ nie ma dostępnej energii do utworzenia pięciu wiązań).
Stosując jednakowo obliczenia dla N w jonie amonowym, amoniaku i jonie amidowym, otrzymujemy:
CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)
CF = 5-3-2 = 0 (NH3)
I w końcu:
CF = 5-2-4 = -1 (NHdwa-)
To znaczy w NHdwa- N ma cztery niewspółdzielone elektrony i dzieli je wszystkie, gdy tworzy NH4+. CF dla H jest równe 0 i dlatego Twoje obliczenia są zapisywane.
Jeszcze bez komentarzy