Formálne zaťaženie vzorec, ako ho vypočítať a príklady



formálny poplatok (CF) je také, ktoré je priradené atómu molekuly alebo iónu, ktorý umožňuje vysvetliť jeho štruktúry a chemické vlastnosti ako funkciu. Tento koncept predpokladá zváženie maximálneho charakteru kovalencie v odkaze A-B; to znamená, že pár elektrónov je rozdelený rovnomerne medzi A a B.

Na pochopenie vyššie uvedeného v dolnom obrázku sú znázornené dva atómy: jeden označený písmenom A a druhý písmenom B. Ako je možné vidieť, v priesečníku kruhov je vytvorené spojenie s párom ":". V tejto heteronukleárnej molekule, ak A a B majú rovnaké elektronegativity, pár ":" zostáva v rovnakej vzdialenosti od oboch A a B.

Avšak, pretože dva rôzne atómy nemôžu mať rovnaké vlastnosti, pár ":" je priťahovaný k tej, ktorá je viac elektronegatívna. V tomto prípade, ak A je viac elektronegatívny ako B, pár ":" je bližšie k A ako k B. Opak sa vyskytuje, keď B je viac elektronegatívny ako A, blíži sa teraz ":" a B.

Potom, ak chcete priradiť formálne poplatky obom A aj B, je potrebné zvážiť prvý prípad (ten nad obrázkom). Ak by sa zlomila čisto kovalentná väzba A-B, mohlo by dôjsť k homolytickému rozpadu, ktorý by generoval voľné radikály A a B.

index

  • 1 Kvalitatívne prínosy používania formálneho nákladu
  • 2 Vzorec a ako ho vypočítať
    • 2.1 Zmeny výpočtu podľa štruktúry
  • 3 Príklady formálnych výpočtov poplatkov
    • 3.1 BF4- (tetrafluórborátový ión)
    • 3.2 BeH2 (hydrid berylnatý)
    • 3,3 CO (oxid uhoľnatý)
    • 3.4 NH4 + (amónny ión), NH3 a NH2- (amidový ión)
  • 4 Odkazy

Kvalitatívne výhody zamestnania formálneho nákladu

Elektrony nie sú pevné, ako v predchádzajúcom príklade, ale prechádzajú a sú stratené atómami molekuly alebo iónu. Ak je to diatomická molekula, je známe, že pár ":" musí byť zdieľaný alebo putujúci medzi oboma atómami; to isté sa deje v molekule typu A-B-C, ale s väčšou zložitosťou.

Pri štúdiu atómu a predpokladaní sto percentnej kovalencie v jeho väzbách je však ľahšie určiť, či sa v zlúčenine získa alebo stráca elektróny. Ak chcete určiť tento zisk alebo stratu, musíte porovnať svoj základný stav alebo stav, ktorý nie je v súlade s vaším elektronickým prostredím.

Týmto spôsobom je možné priradiť kladný náboj (+), ak atóm stratí elektrón, alebo záporný náboj (-), keď naopak získa elektrón (znaky musia byť zapísané v kruhu)..

Teda, hoci elektróny nemôžu byť presne lokalizované, tieto formálne náboje (+) a (-) v štruktúrach zodpovedajú vo väčšine prípadov očakávaným chemickým vlastnostiam..

To znamená, že formálny náboj atómu úzko súvisí s molekulárnou geometriou jeho prostredia a jeho reaktivitou v zlúčenine.

Vzorec a ako ho vypočítať

Sú formálne poplatky prideľované svojvoľne? Odpoveď znie nie. Z tohto dôvodu sa musí vypočítať zisk alebo strata elektrónov za predpokladu, že ide o čisto kovalentné väzby, a to sa dosahuje pomocou nasledujúceho vzorca:

CF = (číslo atómovej skupiny) - (počet odkazov, ktoré tvorí) - (počet nezdieľaných elektrónov)

Ak atóm má CF s hodnotou +1, priradí sa mu kladný náboj (+); keďže ak máte CF s hodnotou -1, potom vám bude pridelený záporný poplatok (-).

Ak chcete správne vypočítať CF, mali by nasledovať nasledujúce kroky:

- Vyhľadajte, v ktorej skupine sa atóm nachádza v periodickej tabuľke.

- Spočítajte počet odkazov, ktoré vytvoríte so svojimi susedmi: dvojité odkazy (=) majú hodnotu dvoch a trojité odkazy majú hodnotu tri (≡).

- Nakoniec spočítajte počet nezdieľaných elektrónov, ktoré sa dajú ľahko pozorovať s Lewisovými štruktúrami.

Variácie výpočtu podľa štruktúry

Vzhľadom na lineárnu molekulu A-B-C-D sa formálne náboje pre každý atóm môžu líšiť, ak je napríklad štruktúra zapísaná ako: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B atď. Je to preto, lebo existujú atómy, ktoré zdieľaním viacerých elektrónov (tvoriacich viac väzieb) získavajú pozitívne alebo negatívne CF.

Ktorá z troch možných molekulových štruktúr zodpovedá zlúčenine ABCD? Odpoveď znie: tá, ktorá má vo všeobecnosti najnižšie hodnoty CF; tiež ten, ktorý priradí záporné náboje (-) najviac elektronegatívnym atómom.

Ak sú C a D viac elektronegatívne ako A a B, potom zdieľaním viacerých elektrónov následne získajú pozitívne formálne náboje (videné z mnemonického pravidla).

Teda najstabilnejšia štruktúra a najviac energeticky zvýhodnená štruktúra je C-A-B-D, pretože v tomto prípade ako C, tak aj B tvoria len jeden spoj. Na druhej strane štruktúra A-B-C-D a tie, ktoré majú C alebo B tvoriace dve väzby (-C- alebo -D-), sú nestabilnejšie.

Ktorá zo všetkých štruktúr je najviac nestabilná? A-C-D-B, pretože nielen C a D tvoria dva spoje, ale aj ich negatívne formálne náboje (-) sú priľahlé k sebe, ďalej destabilizujú štruktúru.

Príklady formálnych výpočtov poplatkov

BF4- (tetrafluórborátový ión)

Atóm bóru je obklopený štyrmi atómami fluóru. Vzhľadom na to, že B patrí do skupiny IIIA (13), chýbajú nezdieľané elektróny a tvoria štyri kovalentné väzby, jej CF je (3-4-0 = -1). Na rozdiel od F, prvku skupiny VIIA (17), jeho CF je (7-6-1 = 0).

Na určenie náboja iónu alebo molekuly stačí pridať jednotlivé CF atómov, ktoré ho tvoria: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF pre B však nemá skutočný význam; to znamená, že na tom nespočíva najvyššia elektronická hustota. V skutočnosti je táto elektronická hustota rozdelená do štyroch atómov F, čo je omnoho viac elektronegatívny prvok ako B.

BEH2 (Hydrid berylnatý)

Atóm berylia patrí do skupiny IIA (2), tvorí dve väzby a chýba mu opäť nezdieľaný elektrón. CF pre Be a H sú teda:

CFbyť= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Load BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (oxid uhoľnatý)

Jeho Lewisova štruktúra môže byť reprezentovaná ako: C02: (hoci má iné rezonančné štruktúry). Opakovaním výpočtu CF, tentokrát pre skupinu C (zo skupiny DPH) a O (zo skupiny VIA), máme:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Toto je príklad, keď formálne poplatky nezodpovedajú povahe prvkov. O je viac elektronegatívny ako C, a preto by nemal niesť pozitívne.

Ostatné štruktúry (C = O a. \ T (+)C-O(-)), hoci sú v súlade s koherentným rozdelením poplatkov, nie sú v súlade s pravidlom oktetov (C má menej ako osem valenčných elektrónov).

NH4+ (ión amónny), NH3 a NH2- (amidový ión)

zatiaľ čo viac elektrónov zdieľa N, pozitívnejšie je jeho CF (až po amónny ión, pretože nemá žiadnu energetickú dostupnosť na vytvorenie piatich väzieb).

Pri použití aj výpočtov pre N v amónnom ióne, amoniaku a amiduro ióne máme potom:

CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)

CF = 5-3-2 = 0 (NH3)

A nakoniec:

CF = 5-2-4 = -1 (NH2-)

To znamená, že v NH2- N má štyri elektróny, ktoré nie sú zdieľané, a zdieľa všetky, keď tvorí NH4+. CF pre H sa rovná 0, a preto sa ich výpočet uloží.

referencie

  1. James. (2018). Kľúčová zručnosť: Ako vypočítať formálny poplatok. Získané 23. mája 2018, z: masterorganicchemistry.com
  2. Ian Hunt. Katedra chémie, Univerzita v Calgary. Formálne poplatky. Získané 23. mája 2018, z: chem.ucalgary.ca
  3. Formálne poplatky. [PDF]. Získané 23. mája 2018, z: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formálny poplatok. Získané 23. mája 2018, z: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning, str. 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia (Štvrté vydanie, strana 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. augusta 2010). Formálne zaťaženie. Získané dňa 23. mája 2018, z: quimica.laguia2000.com