המבנה של לואיס ב consite, איך זה נעשה, דוגמאות

ה מבנה לואיס הוא כל ייצוג של הקשרים קוולנטיים בתוך מולקולה או יון. בה, אלה קישורים ואלקטרונים מיוצגים על ידי נקודות או מקפים ארוכים, אם כי רוב הזמן נקודות מתאימות האלקטרונים unshared ואת מקפים את הקשרים קוולנטיים.

אבל מהו קשר קוולנטי? זהו שיתוף של אלקטרונים (או נקודות) בין שני אטומים של הטבלה המחזורית. עם דיאגרמות אלה אתה יכול לשרטט שלדים רבים עבור מתחם מסוים. איזה מהם הוא הנכון יהיה תלוי האשמות רשמית ואת הטבע הכימי של אותם אטומים.

בתמונה לעיל יש לנו דוגמה של מה מבנה לואיס. במקרה זה, המתחם המיוצג הוא 2-bromopropane. נקודות שחור המקביל האלקטרונים ניתן להערכה, גם אלה המשתתפים בקישורים אלה שאינם משותפים (זוג רק מעל Br).

אם זוגות הנקודות ":" הוחלפו במקף ארוך "-, אזי שלד הפחמן של 2-bromopropane יהיה מיוצג כ: C-C-C. מדוע, במקום "המסגרת המולקולרית" שצויר, זה לא יכול להיות C-H-H-C? התשובה טמונה במאפיינים האלקטרוניים של כל אטום.

לכן, מכיוון שלמימן יש רק אלקטרון אחד ואורביטלי אחד זמין למלא, הוא יוצר רק קשר קוולנטי אחד. לכן, זה אף פעם לא יכול ליצור שני קשרים (לא להתבלבל עם קשרי מימן). מצד שני, את תצורה אלקטרונית של אטום פחמן מאפשר (ודורש) את היווצרותם של ארבעה קשרים קוולנטיים.

מסיבה זו מבנים לואיס שבו C ו- H להתערב חייב להיות קוהרנטי לכבד את מה נשלט על ידי תצורות אלקטרוניות שלהם. בדרך זו, אם פחמן יש יותר מארבעה קשרים, או מימן יותר מאחד, אז את קווי המתאר ניתן להשליך אחד חדש יותר בקנה אחד עם המציאות ניתן להתחיל..

זה המקום שבו כמה סיבות עיקריות או גבם של מבנים אלה מופיעים, שהוצגו על ידי גילברט ניוטון לואיס בחיפוש שלו עבור ייצוגים מולקולריים נאמן לנתונים הניסויים: המבנה המולקולרי ואת האישומים הרשמי.

כל התרכובות הקיימות ניתן לייצג על ידי מבנים לואיס, נותן קירוב הראשון איך המולקולה או יונים יכול להיות.

אינדקס

1 מהו המבנה של לואיס?
2 איך עושים את זה??
- 2.1 החלת הנוסחה המתמטית
- 2.2 איפה למקם את האטומים electronegative לפחות
- 2.3 סימטריה וחיובים רשמיים
3 הגבלות על כלל האוקטטים
4 דוגמאות למבנים של לואיס
- 4.1 יוד
- 4.2 אמוניה
- 4.3 C2H6O
- 4.4 אימאן מתיר
- 4.5 יון dichromate
5 הפניות

מהו המבנה של לואיס?

זהו מבנה ייצוגי של אלקטרונים ערכיים וקשרים קוולנטיים במולקולה או יון המשמש כדי לקבל מושג על המבנה המולקולרי שלה.

עם זאת, מבנה זה נכשל לחזות כמה פרטים חשובים כגון גיאומטריה מולקולרית ביחס אטום וסביבתה (אם הוא מרובע, טריגונלים, bipyramidal, וכו ').

כמו כן, זה לא אומר כלום על מה הוא הכלאה כימית של האטומים שלה, אבל איפה את הקשר כפול או משולש ואם יש תהודה במבנה.

עם מידע זה ניתן לטעון על תגובתיות של תרכובת, היציבות שלה, איך ומנגנון שבו המולקולה תלך כאשר הוא מגיב.

מסיבה זו המבנים של לואיס לעולם לא מפסיקים להיחשב והם מאוד שימושי, כי בהם את הכימיקלים החדשים לומדים יכול להיות מרוכז.

איך עושים את זה??

כדי לצייר או לשרטט מבנה, נוסחה או דיאגרמת לואיס הוא חיוני הנוסחה הכימית של המתחם. בלי זה אתה אפילו לא יכול לדעת מהם האטומים שמרכיבים את זה. לאחר מכן, הטבלה המחזורית משמשת לאיתור הקבוצות שאליהן הן משתייכות..

לדוגמה, אם יש לך תרכובת C₁₄הו₂N₃ אז אנחנו צריכים לחפש את הקבוצות שבהן פחמן, חמצן וחנקן הם. זה נעשה, לא משנה מה המתחם, מספר אלקטרונים הערכיות נשאר זהה, כך במוקדם או במאוחר הם שיננו.

לפיכך, פחמן שייך לקבוצת מע"מ, חמצן לקבוצת VIA וחנקן ל- VA. מספר הקבוצה שווה למספר אלקטרונים הערכיות (נקודות). לכולם יש במשותף את הנטייה להשלים את octet של שכבת הערכיות.

זה חל על כל אלמנטים מתכתיים או אלה שנמצאו בלוקים s או p של הטבלה המחזורית. עם זאת, לא כל האלמנטים לציית לכלל octet. מקרים מסוימים הם מתכות המעבר, אשר מבנים מבוססים יותר על האישומים הרשמי מספר הקבוצה שלהם.

החלת הנוסחה המתמטית

לדעת איזה קבוצה את האלמנטים שייכים, ולכן, מספר אלקטרונים valence זמין ליצירת קישורים, אנו ממשיכים עם הנוסחה הבאה, אשר שימושי עבור ציור מבנים לואיס:

C = N - D

איפה C אלקטרונים משותפים, כלומר, אלה המשתתפים בקשרים קוולנטיים. מאחר שכל קישור מורכב משני אלקטרונים, אזי C / 2 שווה למספר הקישורים (או מקפים) שיש לצייר.

N הם אלקטרונים הצורך, אשר חייב להיות אטום בקליפה הערכיות שלה להיות isoelectronic הגז האציל המלווה אותו באותה תקופה. עבור כל האלמנטים אחרים מאשר H (שכן זה דורש שני אלקטרונים כדי להיות לעומת הוא), הם צריכים שמונה אלקטרונים.

D הם אלקטרונים זמינים, אשר נקבעים על ידי הקבוצה או את המספרים של אלקטרונים valence. לכן, מאז Cl שייך לקבוצה VIIA, הוא חייב להיות מוקף בשבע נקודות שחורות או אלקטרונים, ויש לזכור כי זוג נדרש כדי ליצור קישור.

לאחר האטומים, הנקודות שלהם ואת מספר C / 2 אג"ח, מבנה לואיס אז יכול להיות מאולתר. אבל בנוסף, יש צורך להיות מושג של "כללים".

איפה למקם את האטומים electronegative לפחות

פחות אטומים electronegative ברוב המכריע של המבנים לכבוש את המרכזים. מסיבה זו, אם יש לך תרכובת עם אטומים של P, O ו- F, P ולכן יש להציב במרכז המבנה היפותטי.

כמו כן, חשוב לציין כי אטומי מימן קשורים בדרך כלל אטומים electronegative מאוד. אם יש לך מתחם Zn, H ו- O, H ילך ליד O ולא עם Zn (Zn-O-H ולא H-Zn-O). יש יוצאים מן הכלל הזה, אבל זה קורה בדרך כלל עם אטומים שאינם מתכתיים.

סימטריה וחיובים רשמיים

לטבע יש העדפה גבוהה למבנים מולקולריים שמקורם סימטריים ככל האפשר. זה עוזר להימנע מהפרעה מבנים מבולבלת, עם האטומים מסודרים בצורה כזו שהם לא לציית כל דפוס נראה.

לדוגמה, עבור מתחם C₂א₃, שבו A הוא אטום פיקטיבי, המבנה הסביר ביותר יהיה A-C-A-C-A. שימו לב לסימטריה של צדיה, הן בבואה של האחר.

האשמות רשמיות גם לשחק תפקיד חשוב כאשר ציור המבנים של לואיס, במיוחד עבור היונים. לכן, קישורים ניתן להוסיף או להסיר את המטען הרשמי של אטום מתאים סך תשלום המוצגים. קריטריון זה הוא מאוד מועיל עבור תרכובות של מתכות המעבר.

מגבלות חוק אוקטט

לא כל הכללים מתקיימים, אשר לא בהכרח אומר כי המבנה אינו נכון. דוגמאות אופייניות לכך הם נצפו תרכובות רבות שבו אלמנטים של קבוצת IIIA (B, אל, Ga, In, Tl) מעורבים. אלומיניום trifluoride (AlF) נחשב במיוחד כאן₃).

החלת אז הנוסחה המתוארת לעיל, יש לנו:

D = 1 × 3 (אטום אלומיניום אחד) + 7 × 3 (שלושה אטומי פלואור) = 24 אלקטרונים

כאן 3 ו 7 הם הקבוצות המתאימות או מספרים של אלקטרונים valence זמין עבור אלומיניום ופלואור. לאחר מכן, בהתחשב האלקטרונים הנדרשים N:

N = 8 × 1 (אטום אלומיניום אחד) + 8 × 3 (שלושה אטומי פלואור) = 32 אלקטרונים

ולכן האלקטרונים המשותפים הם:

C = N - D

C = 32 - 24 = 8 אלקטרונים

C / 2 = 4 קישורים

מאז האלומיניום הוא האטום electronegative לפחות זה חייב להיות ממוקם במרכז, ופלואור רק יוצר קשר. בהתחשב בכך, יש לנו את מבנה לואיס של ה- AlF₃ (תמונה עליונה) אלקטרונים משותפים מודגשים בנקודות ירוקות כדי להבדיל אותם מאלו שאינם משותפים.

למרות החישובים צופים כי ישנם 4 קשרים שיש ליצור, אלומיניום חסר מספיק אלקטרונים ובנוסף אין אטום פלואורור הרביעי. כתוצאה מכך, אלומיניום אינו תואם את הכלל octet ועובדה זו אינה באה לידי ביטוי החישובים.

דוגמאות של מבנים לואיס

יוד

יוד הוא הלוגן ולכן שייך לקבוצה VIIA. לאחר מכן יש שבעה אלקטרונים ערכיות, ומולקולה דיאטומית פשוטה זו יכולה להיות מיוצגת על ידי אלתור או יישום הנוסחה:

D = 2 × 7 (שני אטומי יוד) = 14 אלקטרונים

N = 2 × 8 = 16 אלקטרונים

C = 16 - 14 = 2 אלקטרונים

C / 2 = 1 קישור

מתוך 14 אלקטרונים 2 להשתתף הקשר קוולנטי (נקודות ירוקות מקף), 12 להישאר לא משותף; ומכיוון שהם שני אטומי יוד, 6 חייב להיות מחולק עבור אחד מהם (אלקטרונים הערכיות שלהם). במולקולה זו, רק המבנה הזה אפשרי, שהגיאומטריה שלו ליניארית.

אמוניה

מהו מבנה לואיס עבור מולקולת האמוניה? מאז חנקן הוא מקבוצת VA יש לו חמישה אלקטרונים valence, ולאחר מכן:

D = 1 × 5 (אטום חנקן אחד) + 1 × 3 (שלושה אטומי מימן) = 8 אלקטרונים

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 אלקטרונים

C = 14 - 8 = 6 אלקטרונים

C / 2 = 3 קישורים

הפעם הנוסחה מצליחה עם מספר הקישורים (שלושה קישורים ירוקים). החל 8 אלקטרונים זמין 6 להשתתף הקישורים, יש זוג לא משותף הממוקם מעל אטום חנקן.

מבנה זה אומר כל מה שצריך לדעת על בסיס אמוניה. יישום הידע של TEV ו TRPEV, הוא מוסק כי הגיאומטריה היא tetrahedral מעוות על ידי זוג חנקן חינם וכי הכלאה של זה ולכן sp³.

ג₂ח₆הו

הנוסחה מתאימה לתרכובת אורגנית. לפני החלת הנוסחה, יש לזכור כי המימנים יוצרים קשר יחיד, חמצן שני, פחמן ארבע וכי המבנה חייב להיות סימטרי ככל האפשר. בהמשך לדוגמאות הקודמות, יש לנו:

D = 6 × 1 (6 אטומי מימן) + 6 × 1 (אטום חמצן אחד) + 4 × 2 (שני אטומי פחמן) = 20 אלקטרונים

N = 6 × 2 (שישה אטומי מימן) + 8 × 1 (אטום חמצן אחד) + 8 × 2 (שני אטומי פחמן) = 36 אלקטרונים

C = 36 - 20 = 16 אלקטרונים

C / 2 = 8 קישורים

מספר המקפים הירוקים מתאים ל 8 הקישורים המחושבים. המבנה המוצע לואיס הוא של אתנול CH₃CH₂הו. עם זאת, זה היה גם היה נכון להציע את המבנה של אתר dimethyl CH₃OCH₃, שהוא סימטרי עוד יותר.

איזה משני הוא יותר "נכון"? שניהם במידה שווה, שכן המבנים התפתחו כאיזומרים מבניים של אותה נוסחה מולקולרית₂ח₆הו.

יון permanganate

המצב מסובך כאשר הוא רצוי להפוך את מבנים לואיס לתרכובות מתכת המעבר. מנגן שייך לקבוצה VIIB, כמו כן, האלקטרונים של המטען השלילי יש להוסיף בין האלקטרונים זמין. החלת הנוסחה שיש לך:

D = 7 × 1 (אטום מנגן אחד) + 6 × 4 (ארבעה אטומי חמצן) + 1 אלקטרון לכל מטען = 32 אלקטרונים

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 אלקטרונים

C = 40 - 32 = 8 אלקטרונים משותפים

C / 2 = 4 קישורים

עם זאת, מתכות המעבר יכול להיות יותר משמונה אלקטרונים valence. כמו כן, עבור יון MNO₄^- להציג את המטען השלילי יש צורך להקטין את המטען הרשמי של אטומי החמצן. איך? דרך הקשרים הכפולים.

אם כל הקישורים של MnO₄^- היו פשוטים, ההאשמות הפורמליות של החמצן היו שוות ל -1. מכיוון שישנם ארבעה, המטען הנוסף יהיה 4 עבור האניון, אשר כמובן אינו נכון. כאשר קשרים כפולים נוצרים, מובטחת כי חמצן אחד יש מטען רשמי שלילי, משתקף יון.

ב יון permanganate ניתן לראות כי יש תהודה. זה מרמז כי הקשר יחיד יחיד Mn-O הוא delocalized בין ארבעת האטומים..

אני dichromate

לבסוף, מקרה דומה מתרחש עם יון dichromate (Cr₂הו₇). Chromium שייך לקבוצה VIB, ולכן יש שישה אלקטרונים valence. החלת הנוסחה שוב:

D = 6 × 2 (שני אטומי כרום) + 6 × 7 (שבעה אטומי חמצן) + 2 אלקטרונים לכל מטען divalent = 56 אלקטרונים

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 אלקטרונים

C = 72 - 56 = 16 אלקטרונים משותפים