Структурата на Люис в конситация, как се прави, примери

на Структурата на Луис е цялото представяне на ковалентните връзки в молекула или йон. В него тези връзки и електрони са представени с точки или дълги тирета, въпреки че повечето време точките съответстват на неразпределените електрони и тиретата към ковалентните връзки..

Но какво е ковалентна връзка? Това е споделянето на двойка електрони (или точки) между всеки два атома на периодичната таблица. С тези диаграми можете да очертаете много скелети за определено съединение. Кое е правилното, ще зависи от формалните такси и химическата природа на същите атоми.

В изображението по-горе имаме пример каква е структурата на Люис. В този случай, представеното съединение е 2-бромопропан. Черните точки, съответстващи на електроните, могат да бъдат оценени, както тези, които участват в връзките, така и тези, които не са споделени (единствената двойка над Br)..

Ако двойките точки ":" бяха заменени с дълъг тире "-", тогава въглеродният скелет на 2-бромопропан ще бъде представен като: С-С-С. Защо, вместо да нарисуваме "молекулярната рамка", не може ли да е C-H-H-C? Отговорът се крие в електронните характеристики на всеки атом.

По този начин, тъй като водородът има само един електрон и една единствена орбитална налична за запълване, той образува само една ковалентна връзка. Следователно, тя никога не може да образува две връзки (да не се бърка с водородни връзки). От друга страна, електронната конфигурация на въглеродния атом позволява (и изисква) образуването на четири ковалентни връзки.

Поради тази причина структурите на Луис, в които се намесват С и Н, трябва да бъдат последователни и да зачитат това, което се управлява от техните електронни конфигурации. По този начин, ако въглеродът има повече от четири връзки, или водород повече от един, тогава контурът може да бъде отхвърлен и може да се стартира нова, която да съответства на действителността..

Това е мястото, където се появяват някои от основните причини или гърбове на тези структури, въведени от Гилбърт Нютон Люис в търсенето на молекулярни представяния, верни на експерименталните данни: молекулярната структура и формалните заряди..

Всички съществуващи съединения могат да бъдат представени от структурите на Луис, което дава първо приближение до това как може да бъде молекулата или йоните.

индекс

1 Каква е структурата на Луис?
2 Как се прави??
- 2.1 Прилагане на математическата формула
- 2.2 Къде да се поставят най-малко електроотрицателните атоми
- 2.3 Симетрия и формални обвинения
3 Ограничения на правилото за октет
4 Примери за структурите на Lewis
- 4.1 Йод
- 4.2 Амоняк
- 4.3 С2Н6О
- 4.4 Иман перманганат
- 4.5 Йонно дихромат
5 Препратки

Каква е структурата на Луис?

Това е представителна структура на валентни електрони и ковалентни връзки в молекула или йон, която служи за получаване на представа за неговата молекулна структура.

Въпреки това, тази структура не успява да предвиди някои важни детайли като молекулярна геометрия по отношение на атом и неговата среда (ако е квадратна, тригонална, бипирамидална и т.н.).

Също така, той не казва нищо за химичната хибридизация на неговите атоми, но къде са двойните или тройните връзки и ако има резонанс в структурата.

С тази информация може да се спори за реактивността на съединението, неговата стабилност, как и какъв механизъм ще следва молекулата, когато реагира.

Поради тази причина структурите на Люис никога не престават да се разглеждат и те са много полезни, защото в тях новите химически познания могат да бъдат кондензирани..

Как се прави??

За да начертаете или начертаете структура, формула или диаграма на Люис е от съществено значение химичната формула на съединението. Без него не можете дори да знаете кои са атомите, които го съставят. Веднъж с нея, периодичната таблица се използва за локализиране на групите, към които те принадлежат..

Например, ако имате съединение С₁₄О₂N₃ тогава трябва да потърсим групите, където са въглеродът, кислородът и азотът. Това се прави, без значение какво е съединението, броят на валентните електрони остава същият, така че рано или късно те се запомнят.

Така, въглеродът принадлежи към групата по ДДС, кислород към VIA групата и азот към VA. Броят на групите е равен на броя на валентните електрони (точки). Всички те имат обща тенденция да завършат октета на валентния слой.

Това се отнася за всички неметални елементи или тези, намиращи се в блокове s или p на периодичната таблица. Въпреки това, не всички елементи се подчиняват на правилото за октет. Особени случаи са преходните метали, чиито структури се основават повече на формални такси и техните групи.

Прилагане на математическата формула

Знаейки в коя група принадлежат елементите и следователно броя на валентните електрони, които могат да образуват връзки, следваме следната формула, която е полезна за рисуване на структурите на Луис:

C = N-D

Където C означава споделени електрони, т.е. тези, които участват в ковалентни връзки. Тъй като всяка връзка е съставена от два електрона, тогава C / 2 е равен на броя връзки (или тирета), които трябва да се съставят.

N са необходими електрони, който трябва да има атом в неговата валентна обвивка да бъде изоелектронен към благородния газ, който го следва в същия период. За всички елементи, различни от Н (тъй като изисква два електрона да се сравняват с Не), те се нуждаят от осем електрона.

D са налични електрони, които се определят от групата или от броя на валентните електрони. По този начин, тъй като Cl принадлежи към VIIA групата, тя трябва да бъде заобиколена от седем черни точки или електрони и имайте предвид, че е необходима двойка, за да се образува връзка.

При наличието на атомите, техните точки и броя на С / 2 връзки, структурата на Луис може да бъде импровизирана. Но освен това е необходимо да има понятие за други "правила".

Къде да поставите най-малко електроотрицателните атоми

Колкото по-малко електроотрицателни атоми в по-голямата част от структурите заемат центровете. Поради тази причина, ако имате съединение с атоми от Р, О и F, P трябва да бъде поставен в центъра на хипотетичната структура..

Също така е важно да се отбележи, че водородните атоми обикновено са свързани с силно електронегативни атоми. Ако имате съединение Zn, Н и О, Н ще отиде до О, а не с Zn (Zn-O-H, а не с H-Zn-O). Има изключения от това правило, но обикновено се случва с неметални атоми.

Симетрия и формални обвинения

Природата има голямо предпочитание към произходните молекулни структури, колкото е възможно по-симетрични. Това помага да се избегне създаването на нарушени структури, като атомите са подредени по такъв начин, че да не се подчиняват на някакъв очевиден модел.

Например, за съединение С₂А₃, където А е фиктивен атом, най-вероятната структура ще бъде А-С-А-С-А. Обърнете внимание на симетрията на нейните страни, и двете отражения на другата.

Формалните такси също играят важна роля при извличането на структурите на Люис, особено за тези на йони. По този начин, връзките могат да бъдат добавени или премахнати, така че формалният заряд на атома да съответства на общия показан заряд. Този критерий е много полезен за съединения на преходни метали.

Ограничения в правилото за октет

Не всички правила са изпълнени, което не означава непременно, че структурата е неправилна. Типични примери за това се наблюдават в много съединения, в които участват елементи от група IIIА (В, А1, Ga, In, Tl). Тук специално се разглежда алуминиевият трифлуорид (AlF)₃).

Прилагайки след това описаната по-горе формула, ние имаме:

D = 1 × 3 (един алуминиев атом) + 7 × 3 (три флуорни атома) = 24 електрона

Тук 3 и 7 са съответните групи или номера на валентните електрони, налични за алуминий и флуор. След това, като се вземат предвид необходимите електрони N:

N = 8 × 1 (един алуминиев атом) + 8 × 3 (три флуорни атома) = 32 електрона

И следователно споделените електрони са:

C = N-D

C = 32 - 24 = 8 електрона

C / 2 = 4 връзки

Тъй като алуминият е най-малко електроотрицателен атом, той трябва да бъде поставен в центъра, а флуорът образува само връзка. Имайки предвид това, ние имаме структурата на Луис от AlF₃ (отгоре изображение) Споделени електрони се подчертават със зелени точки, за да се различават от не-споделени.

Въпреки че изчисленията предвиждат, че трябва да се образуват 4 връзки, алуминият няма достатъчно електрони и освен това не съществува четвърти флуорен атом. В резултат на това алуминият не отговаря на правилото за октет и този факт не е отразен в изчисленията.

Примери за структурите на Lewis

йод

Йодът е халоген и следователно принадлежи към VIIA групата. Тогава има седем валентни електрона и тази проста двуатомна молекула може да бъде представена чрез импровизация или прилагане на формулата:

D = 2 × 7 (два йодни атома) = 14 електрона

N = 2 × 8 = 16 електрона

C = 16 - 14 = 2 електрона

C / 2 = 1 връзка

От 14 електрона 2 участват в ковалентната връзка (зелени точки и тире), 12 остават като не споделени; и тъй като те са два атома йод, 6 трябва да бъдат разделени за един от тях (техните валентни електрони). В тази молекула е възможна само тази структура, чиято геометрия е линейна.

амонячен

Каква е структурата на Луис за молекулата на амоняка? Тъй като азотът е от VA групата, той има пет валентни електрона и след това:

D = 1 × 5 (един азотен атом) + 1 × 3 (три водородни атома) = 8 електрона

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 електрона

C = 14 - 8 = 6 електрона

C / 2 = 3 връзки

Този път формулата успява с броя на връзките (три зелени връзки). Тъй като от 8-те налични електрона 6 участват в връзките, има не споделена двойка, която се намира над азотния атом.

Тази структура казва всичко, което трябва да се знае за амонячната основа. Прилагайки знанията на TEV и TRPEV, се заключава, че геометрията е изкривена от свободната двойка азот и че следователно хибридизацията на това е sp³.

C₂Н₆О

Формулата съответства на органично съединение. Преди да се приложи формулата, трябва да се помни, че водородите образуват единична връзка, кислород 2, въглерод 4 и структурата трябва да бъде колкото е възможно по-симетрична. Като се придържаме към предишните примери, имаме:

D = 6 × 1 (шест водородни атома) + 6 × 1 (един кислороден атом) + 4 × 2 (два въглеродни атома) = 20 електрона

N = 6 × 2 (шест водородни атома) + 8 × 1 (един кислороден атом) + 8 × 2 (два въглеродни атома) = 36 електрона

C = 36 - 20 = 16 електрона

C / 2 = 8 връзки

Броят на зелените тирета съответства на 8 изчислени връзки. Предложената структура на Люис е тази на СН етанол₃СН₂ОН. Но също така би било правилно да се предложи структура на диметилов етер СН₃ОСН₃, което е още по-симетрично.

Кое от двете е "по-правилно"? И двете са еднакво, тъй като структурите се появяват като структурни изомери със същата молекулна формула С₂Н₆О.

Йонна перманганат

Ситуацията е сложна, когато е желателно да се направят структурите на Lewis за съединения на преходни метали. Манганът принадлежи към групата VIIB, а също така електронът на отрицателния заряд трябва да бъде добавен между наличните електрони. Прилагайки формулата, която имате:

D = 7 × 1 (един манганов атом) + 6 × 4 (четири кислородни атома) + 1 електрон на заряд = 32 електрона

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 електрона

C = 40 - 32 = 8 споделени електрона

C / 2 = 4 връзки

Въпреки това, преходните метали могат да имат повече от осем валентни електрона. Също така, за MnO йона₄^- показват отрицателния заряд е необходимо да се намалят формалните заряди на кислородните атоми. Как? Чрез двойните връзки.

Ако всички връзки на MnO₄^- бяха прости, формалните такси на кислородите биха били равни на -1. Тъй като има четири, полученият заряд би бил -4 за аниона, което очевидно не е вярно. Когато се образуват двойните връзки, е гарантирано, че един кислород има отрицателен формален заряд, отразен в йона.

В перманганатния йон може да се види, че има резонанс. Това означава, че единичната проста връзка Mn-O е делокализирана между четирите О-атома..

Йонният дихромат

Накрая, подобен случай се случва и с дихроматния йон (Cr₂О₇). Хромът принадлежи към групата VIB, така че има шест валентни електрона. Прилагането на формулата отново:

D = 6 × 2 (два хромови атома) + 6 × 7 (седем атома кислород) + 2 електрона на двувалентен заряд = 56 електрона

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 електрона

C = 72 - 56 = 16 споделени електрона