ФОРМАЛЬНОЕ ОБВИНЕНИЕ: ФОРМУЛА, КАК РАССЧИТАТЬ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ

Формальный заряд (CF) является тот , который назначается к атому молекулы или иона, что позволяет объяснить его структуру и химические свойства на его основе. Эта концепция подразумевает учет максимального характера ковалентности в связи AB; то есть пара электронов делится поровну между A и B.

Чтобы понять вышесказанное, на изображении ниже показаны два связанных атома: один обозначен буквой A, а другой - буквой B. Как можно видеть, в пересечении кругов образуется связь с парой «:». В этой гетероядерной молекуле, если A и B имеют одинаковую электроотрицательность, пара ":" остается на одинаковом расстоянии от обоих A и B.

Однако, поскольку два разных атома не могут иметь одинаковые свойства, пара «:» притягивается к тому, который является более электроотрицательным. В этом случае, если A более электроотрицательный, чем B, пара «:» ближе к A, чем к B. Противоположное происходит, когда B более электроотрицательно, чем A, теперь приближаясь «:» к B.

Итак, чтобы назначить формальные обвинения как A, так и B, необходимо рассмотреть первый случай (тот, что вверху изображения). Если бы чисто ковалентная связь AB разорвалась, произошел бы гомолитический разрыв с образованием свободных радикалов A · и · B.

Качественные преимущества использования формального груза

Электроны не фиксируются, как в предыдущем примере, а перемещаются и теряются через атомы молекулы или иона. Если это двухатомная молекула, известно, что пара ":" должна быть общей или перемещаться между обоими атомами; то же самое происходит в молекуле типа ABC, но с большей сложностью.

Однако, изучая атом и предполагая, что ковалентность его связей составляет сто процентов, легче установить, получает он или теряет электроны внутри соединения. Чтобы определить это усиление или потерю, ваше базальное или свободное состояние необходимо сравнить с вашей электронной средой.

Таким образом, можно присвоить положительный заряд (+), если атом теряет электрон, или отрицательный заряд (-), когда, наоборот, он приобретает электрон (знаки должны быть написаны внутри круга).

Таким образом, хотя электроны не могут быть точно локализованы, эти формальные (+) и (-) заряды на структурах в большинстве случаев соответствуют ожидаемым химическим свойствам.

То есть формальный заряд атома тесно связан с молекулярной геометрией его окружения и его реакционной способностью внутри соединения.

Формула и как ее вычислить

Назначены ли формальные сборы произвольно? Ответ - нет. Для этого необходимо рассчитать прирост или потерю электронов, исходя из чисто ковалентных связей, и это достигается с помощью следующей формулы:

CF = (номер группы атома) - (количество образующихся связей) - (количество неподеленных электронов)

Если атом имеет CF со значением +1, ему присваивается положительный заряд (+); тогда как если у вас есть CF со значением -1, ему присваивается отрицательный заряд (-).

Чтобы правильно рассчитать CF, необходимо выполнить следующие шаги:

- Найдите группу, в которой находится атом в периодической таблице.

- Подсчитайте количество связей, которые он образует со своими соседями: двойные связи (=) стоят двух, а тройные связи стоят трех (≡).

- Наконец, посчитайте количество неподеленных электронов, которое можно легко наблюдать с помощью структур Льюиса.

Варианты расчета в зависимости от конструкции

Учитывая линейную молекулу ABCD, формальные заряды для каждого атома могут варьироваться, если, например, структура теперь записывается как BCAD, CABD, ACDB и т. Д. Это потому, что есть атомы, которые, разделяя больше электронов (образуя больше связей), приобретают положительные или отрицательные CF.

Итак, какая из трех возможных молекулярных структур соответствует соединению ABCD? Ответ: тот, который обычно имеет самые низкие значения CF; аналогично тот, который приписывает отрицательные заряды (-) наиболее электроотрицательным атомам.

Если C и D более электроотрицательны, чем A и B, то, разделяя большее количество электронов, они соответственно приобретают положительные формальные заряды (как видно из правила мнемоники).

Таким образом, наиболее стабильной и наиболее энергетически предпочтительной структурой является CABD, поскольку в ней и C, и B образуют только одну связь. С другой стороны, структура ABCD и структуры, в которых C или B образуют две связи (–C– или –D–), более нестабильны.

Какая из всех конструкций самая неустойчивая? ACDB, потому что не только C и D образуют две связи, но и их формальные отрицательные заряды (-) примыкают друг к другу, что еще больше дестабилизирует структуру.

Примеры формальных расчетов нагрузки

BF

Атом бора окружен четырьмя атомами фтора. Поскольку B принадлежит к группе IIIA (13), в нем отсутствуют неподеленные электроны и он образует четыре ковалентные связи, его CF составляет (3-4-0 = -1). С другой стороны, для F, элемента группы VIIA (17), его CF равен (7-6-1 = 0).

Чтобы определить заряд иона или молекулы, достаточно сложить отдельные CF атомов, составляющих их: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Однако CF для B не имеет реального значения; то есть на нем не находится самая высокая электронная плотность. На самом деле эта электронная плотность распределяется по четырем атомам F, элемента, гораздо более электроотрицательного, чем B.

Бех

Атом бериллия принадлежит к группе IIA (2), образует две связи и опять же лишен неподеленных электронов. Таким образом, CF для Be и H равны:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Нагрузка BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (окись углерода)

Его структура Льюиса может быть представлена как: C≡O: (хотя она имеет другие резонансные структуры). Повторяя расчет CF, на этот раз для C (группы IVA) и O (группы VIA), мы имеем:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Это пример, когда официальные сборы не соответствуют природе элементов. O более электроотрицателен, чем C, и поэтому не должен нести положительный.

Другие структуры (C = O и ⁽⁺⁾ CO ^(-) ), хотя и соответствуют когерентному распределению зарядов, не подчиняются правилу октетов (C имеет менее восьми валентных электронов).

Нью-Гемпшир

чем больше электронов N делится, тем более положительным является его CF (даже ион аммония, поскольку у него нет энергии для образования пяти связей).

Равным образом применяя вычисления для азота в ионе аммония, аммиаке и амид-ионе, мы получаем:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄⁺ )

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃ )

И наконец:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂^- )

То есть в NH ₂^- N есть четыре неподеленных электрона, и он разделяет их все, когда образует NH ₄⁺ . CF для H равен 0, и поэтому ваш расчет сохраняется.

Ссылки

Джеймс. (2018). Ключевой навык: как рассчитать формальную плату. Получено 23 мая 2018 г. с: masterorganicchemistry.com
Доктор Ян Хант. Кафедра химии Университета Калгари. Официальные сборы. Получено 23 мая 2018 г. с сайта chem.ucalgary.ca.
Официальные сборы. , Получено 23 мая 2018 г. с сайта chem.ucla.edu.
Джефф Д. Кронк. Официальное обвинение. Получено 23 мая 2018 г. с: guweb2.gonzaga.edu.
Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 268-270.
Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Издание четвертое, с. 38). Мак Гроу Хилл.
Моника Гонсалес. (10 августа 2010 г.). Официальное обвинение. Получено 23 мая 2018 г. с сайта quimica.laguia2000.com.

ФОРМАЛЬНОЕ ОБВИНЕНИЕ: ФОРМУЛА, КАК РАССЧИТАТЬ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024