MUODOLLINEN MAKSU: KAAVA, KUINKA SE LASKETAAN, JA ESIMERKKEJÄ - KEMIA - 2025

Muodollinen varaus (CF) on yksi, joka on osoitettu atomi molekyylin tai ionin, joka mahdollistaa selittää sen rakenteet ja kemialliset ominaisuudet sen perusteella. Tämä käsite edellyttää kovalenssin maksimaalisen luonteen huomioon ottamista sidoksessa AB; ts. elektronipari on jaettu tasaisesti A: n ja B: n välillä.

Yllä olevan ymmärtämiseksi alla olevassa kuvassa on kaksi kytkettyä atomia: toinen on merkitty kirjaimella A ja toinen kirjaimella B. Kuten voidaan nähdä, ympyröiden leikkauksessa muodostuu sidos parin ":" kanssa. Tässä heteronukleaarisessa molekyylissä, jos A: lla ja B: llä on yhtä suuret elektronegatiivisuudet, pari ":" pysyy yhtä kaukana sekä A: sta että B: stä.

Koska kahdella eri atomilla ei kuitenkaan voi olla identtisiä ominaisuuksia, pari ":" houkuttelee pariin, joka on elektronegatiivisempi. Tässä tapauksessa, jos A on enemmän elektronegatiivista kuin B, pari ":" on lähempänä A: ta kuin B. Vastakohta tapahtuu, kun B on enemmän sähköä negatiivinen kuin A, lähestyy nyt ":" B: hen.

Joten muodollisten maksujen osoittamiseksi sekä A: lle että B: lle on otettava huomioon ensimmäinen tapaus (kuvan yläosassa oleva tapaus). Jos puhtaasti kovalenttinen sidos AB hajoaa, tapahtuu homolyyttinen katkeaminen, jolloin muodostuu vapaita radikaaleja A · ja B.

Muodollisen lastin käytön laadulliset hyödyt

Elektronit eivät ole kiinteitä, kuten edellisessä esimerkissä, mutta ne kulkevat ja häviävät molekyylin tai ionin atomien läpi. Jos se on piimaan muodostunut molekyyli, tiedetään, että parin ":" on oltava jakautuneet tai vaeltavat molempien atomien välillä; sama tapahtuu ABC-tyyppisessä molekyylissä, mutta monimutkaisemmalla.

Tutkittaessa atomia ja olettaen sadan prosentin kovalenssin sen sidoksissa, on kuitenkin helpompi selvittää, saako se vai häviääkö se elektroneja yhdisteessä. Tämän voiton tai tappion määrittämiseksi perustasoa tai vapaata tilaa on verrattava sähköiseen ympäristöösi.

Tällä tavalla on mahdollista antaa positiivinen varaus (+), jos atomi menettää elektronin, tai negatiivinen varaus (-), kun päinvastoin, se saa elektronin (merkit on kirjoitettava ympyrän sisällä).

Siksi, vaikka elektroneja ei voida sijoittaa tarkasti, nämä muodolliset (+) ja (-) varaukset rakenteissa vastaavat useimmissa tapauksissa odotettuja kemiallisia ominaisuuksia.

Toisin sanoen atomin muodollinen varaus liittyy läheisesti sen ympäristön molekyylin geometriaan ja reaktiivisuuteen yhdisteessä.

Kaava ja kuinka se lasketaan

Onko viralliset maksut osoitettu mielivaltaisesti? Vastaus on ei. Tätä varten elektronien voitto tai häviö on laskettava olettaen puhtaasti kovalenttiset sidokset, ja tämä saavutetaan seuraavalla kaavalla:

CF = (atomin ryhmänumero) - (sen muodostamien sidosten lukumäärä) - (jakamattomien elektronien lukumäärä)

Jos atomilla on CF, jonka arvo on +1, sille osoitetaan positiivinen varaus (+); kun taas, jos CF on arvolla -1, sille osoitetaan negatiivinen varaus (-).

CF: n oikean laskemiseksi on noudatettava seuraavia vaiheita:

- Etsi jaksotaulukosta, mihin ryhmään atomi löytyy.

- Laske joukko joukkovelkakirjoja, joita se muodostaa naapureidensa kanssa: kaksoissidokset (=) ovat arvoltaan kaksi ja kolmoissidokset ovat arvoltaan kolme (≡).

- Laske lopuksi jakautumattomien elektronien lukumäärä, joka voidaan helposti havaita Lewis-rakenteilla.

Laskennan variaatiot rakenteen mukaan

Kun otetaan huomioon lineaarinen molekyyli ABCD, kunkin atomin muodolliset varaukset voivat vaihdella, jos esimerkiksi rakenne kirjoitetaan nyt seuraavasti: BCAD, CABD, ACDB jne. Tämä johtuu siitä, että on atomeja, jotka jakamalla enemmän elektroneja (muodostaen enemmän sidoksia) saavat positiivisia tai negatiivisia CF: iä.

Joten mikä kolmesta mahdollisesta molekyylirakenteesta vastaa yhdistettä ABCD? Vastaus on: jolla on yleensä alhaisimmat CF-arvot; samoin se, joka määrää negatiiviset varaukset (-) kaikkein elektronegatiivisimmille atomille.

Jos C ja D ovat enemmän elektronegatiivisia kuin A ja B, niin jakamalla enemmän elektroneja, ne saavat näin ollen positiivisia muodollisia varauksia (nähden muistoton säännön perusteella).

Siten vakain rakenne ja energisesti suosituin on CABD, koska tässä sekä C että B muodostavat vain yhden sidoksen. Toisaalta ABCD-rakenne ja ne, joissa C tai B muodostavat kaksi sidosta (–C– tai –D–), ovat epävakaampia.

Mikä kaikista rakenteista on epävakainta? ACDB, koska C ja D eivät muodosta vain kahta sidosta, vaan myös niiden muodolliset negatiiviset varaukset (-) ovat vierekkäin, mikä destabiloi rakennetta edelleen.

Esimerkkejä muodollisista kuormalaskelmista

BF

Booriatomia ympäröi neljä fluoriatomia. Koska B kuuluu ryhmään IIIA (13), siitä puuttuu jakautumattomia elektroneja ja se muodostaa neljä kovalenttista sidosta, sen CF on (3-4-0 = -1). Toisaalta F: lle, ryhmän VIIA (17) elementille, sen CF on (7-6-1 = 0).

Ionin tai molekyylin varauksen määrittämiseksi riittää, että lisätään sitä muodostavien atomien yksittäiset CF: t (1 (-1) + 4 (0) = -1).

B: n CF: llä ei kuitenkaan ole todellista merkitystä; toisin sanoen suurin elektronin tiheys ei asu siinä. Todellisuudessa tämä elektronitiheys on jakautunut kohti neljää F-atomia, elementti, joka on paljon enemmän elektronegatiivista kuin B.

beh

Berylliumatomi kuuluu ryhmään IIA (2), muodostaa kaksi sidosta ja puuttuu jälleen jakautumattomia elektroneja. Siten Be: n ja H: n CF: t ovat:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Kuormitus beh ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (hiilimonoksidi)

Sen Lewis-rakenne voidaan esittää seuraavasti: C≡O: (vaikka sillä on muita resonanssirakenteita). Toistamalla CF-laskelmat, tällä kertaa C (ryhmä IVA) ja O (ryhmä VIA), meillä on:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Tämä on esimerkki siitä, että muodolliset maksut eivät ole osien luonteen mukaisia. O on enemmän sähköä negatiivinen kuin C, joten sen ei pitäisi sisältää positiivista.

Muut rakenteet (C = O ja ⁽⁺⁾ CO ^(-)), vaikka ne noudattavat varausten koherenttia määritystä, eivät ole oktettisäännön mukaisia ​​(C: llä on alle kahdeksan valenssielektronia).

NH

mitä enemmän elektronia N on, sitä positiivisempi on sen CF (jopa ammoniumioni, koska sillä ei ole energian saatavuutta viiden sidoksen muodostamiseksi).

Soveltamalla samalla ammoniumioni-, ammoniakki- ja amidi-ionin N-laskelmia, olemme sitten:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃)

Ja lopuksi:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^-)

Eli NH ₂ ^- N on neljä jakamaton elektroneja, ja se jakaa ne kaikki, kun se muodostaa NH ₄ ⁺. CF: n arvo H: lle on 0 ja siksi laskelmasi tallennetaan.

Viitteet

1. James. (2018). Avaintaidot: Kuinka laskea muodollinen maksu. Haettu 23. toukokuuta 2018, osoitteesta: masterorganicchemistry.com
2. Dr. Ian Hunt. Kemian laitos, University of Calgary. Muodolliset maksut. Haettu 23. toukokuuta 2018, osoitteesta: chem.ucalgary.ca
3. Muodolliset maksut.. Haettu 23. toukokuuta 2018, osoitteesta: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Muodollinen veloitus. Haettu 23. toukokuuta 2018, osoitteesta: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning, s. 268–270.
6. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos., S. 38). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (10. elokuuta 2010). Muodollinen veloitus. Haettu 23. toukokuuta 2018, osoitteesta: quimica.laguia2000.com