Cấu trúc của Lewis trong sự đồng ý, cách thức thực hiện, ví dụ / Hóa học

Cấu trúc của Lewis trong sự đồng ý, cách thức thực hiện, ví dụ

các Cấu trúc Lewis là tất cả sự thể hiện của các liên kết cộng hóa trị trong một phân tử hoặc ion. Trong đó, các liên kết và electron này được biểu thị bằng các dấu chấm hoặc dấu gạch nối dài, mặc dù hầu hết thời gian các điểm tương ứng với các electron không chia sẻ và dấu gạch ngang với liên kết cộng hóa trị.

Nhưng liên kết cộng hóa trị là gì? Đó là sự chia sẻ của một cặp electron (hoặc điểm) giữa bất kỳ hai nguyên tử nào của bảng tuần hoàn. Với những sơ đồ này, bạn có thể phác họa nhiều bộ xương cho một hợp chất nhất định. Cái nào là đúng sẽ phụ thuộc vào điện tích chính thức và tính chất hóa học của cùng một nguyên tử.

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos

Trong hình trên, chúng ta có một ví dụ về cấu trúc của Lewis là gì. Trong trường hợp này, hợp chất được đại diện là 2-bromopropane. Các chấm đen tương ứng với các electron có thể được đánh giá cao, cả những điểm tham gia vào các liên kết và các liên kết không chia sẻ (cặp duy nhất ngay phía trên Br).

Nếu các cặp điểm ":" được thay thế bằng dấu gạch nối dài "-", thì bộ xương carbon của 2-bromopropane sẽ được biểu diễn dưới dạng: C-C-C. Tại sao, thay vì "khung phân tử" được vẽ, không thể là C-H-H-C? Câu trả lời nằm ở đặc tính điện tử của từng nguyên tử.

Do đó, vì hydro chỉ có một electron và một quỹ đạo duy nhất có sẵn để lấp đầy, nên nó chỉ tạo thành một liên kết cộng hóa trị. Do đó, nó không bao giờ có thể tạo thành hai liên kết (không bị nhầm lẫn với liên kết hydro). Mặt khác, cấu hình điện tử của nguyên tử carbon cho phép nó (và yêu cầu) hình thành bốn liên kết cộng hóa trị.

Vì lý do đó, các cấu trúc Lewis nơi C và H can thiệp phải được kết hợp và tôn trọng những gì được điều chỉnh bởi các cấu hình điện tử của chúng. Theo cách này, nếu carbon có nhiều hơn bốn liên kết, hoặc hydro nhiều hơn một, thì phác thảo có thể bị loại bỏ và một liên kết mới phù hợp hơn với thực tế có thể được bắt đầu..

Đây là nơi xuất hiện một số lý do chính hoặc mặt sau của các cấu trúc này, được Gilbert Newton Lewis đưa ra trong quá trình tìm kiếm các biểu diễn phân tử trung thành với dữ liệu thực nghiệm: cấu trúc phân tử và điện tích chính thức.

Tất cả các hợp chất hiện có có thể được biểu diễn bằng các cấu trúc Lewis, đưa ra một xấp xỉ đầu tiên về cách thức phân tử hoặc các ion có thể.

Chỉ số

  • 1 cấu trúc của Lewis là gì?
  • 2 Nó được thực hiện như thế nào??
    • 2.1 Áp dụng công thức toán học
    • 2.2 Nơi đặt các nguyên tử ít điện nhất
    • 2.3 Đối xứng và phí chính thức
  • 3 Hạn chế về quy tắc bát tử
  • 4 Ví dụ về cấu trúc Lewis
    • 4.1 Iốt
    • 4.2 Amoniac
    • 4.3 C2H6O
    • 4.4 Iman permanganat
    • 4,5 lưỡng phân ion
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc của Lewis là gì?

Nó là một cấu trúc đại diện của các electron hóa trị và liên kết cộng hóa trị trong một phân tử hoặc ion phục vụ cho ý tưởng về cấu trúc phân tử của nó.

Tuy nhiên, cấu trúc này không dự đoán được một số chi tiết quan trọng như hình học phân tử đối với nguyên tử và môi trường của nó (nếu nó là hình vuông, lượng giác, lưỡng cực, v.v.).

Ngoài ra, nó không nói gì về sự lai hóa học của các nguyên tử của nó, nhưng liên kết đôi hoặc ba ở đâu và nếu có sự cộng hưởng trong cấu trúc.

Với thông tin này, có thể tranh luận về khả năng phản ứng của hợp chất, tính ổn định của nó, cách thức và cơ chế mà phân tử sẽ tuân theo khi phản ứng.

Vì lý do này, các cấu trúc của Lewis không bao giờ ngừng được xem xét và chúng rất hữu ích, bởi vì trong chúng, các kiến ​​thức hóa học mới có thể được cô đọng.

Làm thế nào được thực hiện??

Để vẽ hoặc phác thảo một cấu trúc, công thức hoặc sơ đồ Lewis là công thức hóa học của hợp chất. Không có nó, bạn thậm chí không thể biết đâu là nguyên tử tạo nên nó. Khi đã có nó, bảng tuần hoàn được sử dụng để định vị các nhóm mà chúng thuộc về..

Ví dụ: nếu bạn có hợp chất C14Ôi2N3 sau đó chúng ta nên tìm các nhóm có carbon, oxy và nitơ. Điều này được thực hiện, bất kể hợp chất là gì, số lượng electron hóa trị vẫn giữ nguyên, do đó sớm hay muộn chúng được ghi nhớ.

Do đó, carbon thuộc nhóm VAT, oxy thuộc nhóm VIA và nitơ thuộc VA. Số nhóm bằng số electron hóa trị (điểm). Tất cả đều có điểm chung là xu hướng hoàn thành octet của lớp hóa trị.

Điều này áp dụng cho tất cả các yếu tố phi kim hoặc những yếu tố được tìm thấy trong các khối s hoặc p của bảng tuần hoàn. Tuy nhiên, không phải tất cả các yếu tố tuân theo quy tắc bát tử. Các trường hợp cụ thể là các kim loại chuyển tiếp, có cấu trúc dựa trên các khoản phí chính thức và số nhóm của chúng.

Áp dụng công thức toán học

Để biết các nguyên tố thuộc về nhóm nào, và do đó, số lượng electron hóa trị có sẵn để tạo liên kết, chúng tôi tiến hành theo công thức sau, rất hữu ích để vẽ các cấu trúc Lewis:

C = N – D

Trong đó C có nghĩa là điện tử dùng chung, đó là những người tham gia vào liên kết cộng hóa trị. Vì mỗi liên kết được tạo thành từ hai electron, nên C / 2 bằng với số lượng liên kết (hoặc dấu gạch ngang) phải được rút ra.

N là điện tử cần thiết, trong đó phải có nguyên tử trong vỏ hóa trị của nó là đẳng lượng đối với khí hiếm theo sau nó trong cùng thời kỳ. Đối với tất cả các nguyên tố khác ngoài H (vì nó cần hai electron để so sánh với He), chúng cần tám electron.

D là điện tử có sẵn, được xác định bởi nhóm hoặc số electron hóa trị. Do đó, vì Cl thuộc nhóm VIIA, nó phải được bao quanh bởi bảy điểm đen hoặc electron và lưu ý rằng cần có một cặp để tạo liên kết.

Có các nguyên tử, điểm của chúng và số lượng liên kết C / 2, cấu trúc Lewis sau đó có thể được ứng biến. Nhưng ngoài ra, cần phải có một khái niệm về "quy tắc" khác.

Nơi đặt các nguyên tử ít điện nhất

Các nguyên tử ít điện hơn trong phần lớn các cấu trúc chiếm các trung tâm. Vì lý do này, nếu bạn có một hợp chất với các nguyên tử P, O và F, do đó P phải được đặt ở trung tâm của cấu trúc giả thuyết.

Ngoài ra, điều quan trọng cần lưu ý là các nguyên tử hydro thường được liên kết với các nguyên tử có độ âm điện cao. Nếu bạn có hợp chất Zn, H và O, H sẽ đi bên cạnh O chứ không phải với Zn (Zn-O-H chứ không phải H-Zn-O). Có những ngoại lệ cho quy tắc này, nhưng nó thường xảy ra với các nguyên tử phi kim loại.

Đối xứng và phí chính thức

Thiên nhiên có một ưu tiên cao cho việc tạo ra các cấu trúc phân tử đối xứng nhất có thể. Điều này giúp tránh đặt ra các cấu trúc rối loạn, với các nguyên tử được sắp xếp theo cách mà chúng không tuân theo bất kỳ mẫu rõ ràng nào.

Ví dụ, đối với hợp chất C2Một3, Trong đó A là một nguyên tử hư cấu, cấu trúc rất có thể sẽ là A-C-A-C-A. Chú ý sự đối xứng của các mặt của nó, cả hai phản xạ của mặt kia.

Các khoản phí chính thức cũng đóng một vai trò quan trọng khi vẽ các cấu trúc của Lewis, đặc biệt là đối với các ion. Do đó, các liên kết có thể được thêm hoặc loại bỏ để điện tích chính thức của một nguyên tử tương ứng với tổng điện tích được thể hiện. Tiêu chí này rất hữu ích cho các hợp chất của kim loại chuyển tiếp.

Hạn chế trong quy tắc bát tử

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos

Không phải tất cả các quy tắc đều được đáp ứng, điều đó không nhất thiết có nghĩa là cấu trúc không chính xác. Các ví dụ điển hình của điều này được quan sát thấy trong nhiều hợp chất trong đó các yếu tố thuộc nhóm IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) có liên quan. Nhôm trifluoride (AlF) được xem xét cụ thể ở đây3).

Áp dụng sau đó công thức được mô tả ở trên, chúng tôi có:

D = 1 × 3 (một nguyên tử nhôm) + 7 × 3 (ba nguyên tử flo) = 24 electron

Ở đây, 3 và 7 là các nhóm hoặc số electron hóa trị tương ứng có sẵn cho nhôm và flo. Sau đó, xem xét các điện tử cần thiết N:

N = 8 × 1 (một nguyên tử nhôm) + 8 × 3 (ba nguyên tử flo) = 32 electron

Và do đó, các điện tử được chia sẻ là:

C = N – D

C = 32 – 24 = 8 electron

C / 2 = 4 liên kết

Vì nhôm là nguyên tử có độ âm điện nhỏ nhất nên nó phải được đặt ở trung tâm và flo chỉ tạo thành liên kết. Xem xét điều này, chúng tôi có cấu trúc Lewis của AlF3 (ảnh trên) Các điện tử dùng chung được tô sáng bằng các chấm màu xanh lá cây để phân biệt chúng với các hạt không chia sẻ.

Mặc dù các tính toán dự đoán rằng có 4 liên kết phải được hình thành, nhôm không có đủ điện tử và ngoài ra không có nguyên tử flo thứ tư. Do đó, nhôm không tuân thủ quy tắc bát tử và thực tế này không được phản ánh trong các tính toán.

Ví dụ về cấu trúc của Lewis

Iốt

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos 2

Iốt là một halogen và do đó thuộc nhóm VIIA. Sau đó, nó có bảy electron hóa trị và phân tử diatomic đơn giản này có thể được biểu diễn bằng cách ứng biến hoặc áp dụng công thức:

D = 2 × 7 (hai nguyên tử iốt) = 14 electron

N = 2 × 8 = 16 electron

C = 16 – 14 = 2 electron

C / 2 = 1 liên kết

Kể từ 14 electron 2 tham gia vào liên kết cộng hóa trị (các chấm màu lục và dấu gạch nối), 12 vẫn không được chia sẻ; và bởi vì chúng là hai nguyên tử iốt, 6 phải được chia cho một trong số chúng (các electron hóa trị của chúng). Trong phân tử này, chỉ có cấu trúc này là có thể, có hình học là tuyến tính.

Amoniac

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos 3

Cấu trúc Lewis cho phân tử amoniac là gì? Vì nitơ là từ nhóm VA, nó có năm electron hóa trị, và sau đó:

D = 1 × 5 (một nguyên tử nitơ) + 1 × 3 (ba nguyên tử hydro) = 8 electron

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 electron

C = 14 – 8 = 6 electron

C / 2 = 3 liên kết

Lần này công thức thành công với số lượng liên kết (ba liên kết xanh). Trong số 8 electron có sẵn 6 tham gia vào các liên kết, có một cặp không chia sẻ được đặt phía trên nguyên tử nitơ.

Cấu trúc này cho biết mọi thứ nên được biết về căn cứ amoniac. Áp dụng kiến ​​thức về TEV và TRPEV, người ta suy ra rằng hình học là tứ diện bị biến dạng bởi cặp nitơ tự do và do đó sự lai tạo của điều này là do sp3.

C2H6Ôi

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos 4

Công thức tương ứng với một hợp chất hữu cơ. Trước khi áp dụng công thức, phải nhớ rằng hydrogens tạo thành một liên kết đơn, oxy hai, carbon bốn và cấu trúc phải đối xứng nhất có thể. Tiếp tục như các ví dụ trước, chúng tôi có:

D = 6 × 1 (sáu nguyên tử hydro) + 6 × 1 (một nguyên tử oxy) + 4 × 2 (hai nguyên tử carbon) = 20 electron

N = 6 × 2 (sáu nguyên tử hydro) + 8 × 1 (một nguyên tử oxy) + 8 × 2 (hai nguyên tử carbon) = 36 electron

C = 36 – 20 = 16 electron

C / 2 = 8 liên kết

Số lượng dấu gạch ngang màu xanh lá cây tương ứng với 8 liên kết được tính toán. Cấu trúc đề xuất của Lewis là cấu trúc của ethanol CH3CH2OH. Tuy nhiên, cũng đã đúng khi đề xuất cấu trúc của dimethyl ether CH3OCH3, mà thậm chí còn đối xứng hơn.

Điều nào trong hai là "đúng" hơn? Cả hai đều như nhau, vì các cấu trúc nổi lên như các đồng phân cấu trúc có cùng công thức phân tử C2H6Ôi.

Ion permanganat

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos 5

Tình hình rất phức tạp khi người ta mong muốn tạo ra các cấu trúc Lewis cho các hợp chất kim loại chuyển tiếp. Mangan thuộc nhóm VIIB, tương tự, điện tử của điện tích âm phải được thêm vào trong số các điện tử có sẵn. Áp dụng công thức bạn có:

D = 7 × 1 (một nguyên tử mangan) + 6 × 4 (bốn nguyên tử oxy) + 1 electron mỗi lần sạc = 32 electron

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 electron

C = 40 – 32 = 8 electron dùng chung

C / 2 = 4 liên kết

Tuy nhiên, kim loại chuyển tiếp có thể có nhiều hơn tám electron hóa trị. Ngoài ra, đối với ion MnO4- thể hiện điện tích âm cần phải giảm điện tích chính thức của các nguyên tử oxy. Thế nào? Thông qua các liên kết đôi.

Nếu tất cả các liên kết của MnO4- rất đơn giản, các điện tích chính thức của oxygens sẽ bằng -1. Vì có bốn, điện tích kết quả sẽ là -4 cho anion, điều này rõ ràng là không đúng. Khi các liên kết đôi được hình thành, đảm bảo rằng một oxy duy nhất có điện tích chính thức âm, được phản ánh trong ion.

Trong ion permanganate có thể thấy rằng có sự cộng hưởng. Điều này ngụ ý rằng liên kết đơn Mn – O được định vị giữa bốn nguyên tử O..

Ion dicromat

estructura de lewis en qu consite cmo se hace ejemplos 6

Cuối cùng, một trường hợp tương tự xảy ra với ion dichromate (Cr2Ôi7). Chromium thuộc nhóm VIB, vì vậy nó có sáu electron hóa trị. Áp dụng lại công thức:

D = 6 × 2 (hai nguyên tử crom) + 6 × 7 (bảy nguyên tử oxy) + 2 electron mỗi điện tích hóa trị = 56 electron

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 electron

C = 72 – 56 = 16 electron dùng chung

C / 2 = 8 liên kết

Nhưng không có 8 liên kết, mà là 12. Vì những lý do tương tự được tìm thấy, trong ion permanganat, hai oxygens phải được để lại với các điện tích chính thức âm cộng với -2, điện tích của ion lưỡng cực.

Vì vậy, càng nhiều liên kết đôi khi cần thiết được thêm vào. Bằng cách này bạn có được cấu trúc Lewis của hình ảnh cho Cr2Ôi72-.

Tài liệu tham khảo

  1. Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập CENGAGE, trang 251.
  2. Cấu trúc Lewis. Lấy từ: chemed.chem.purdue.edu
  3. Steven A. Hardinger, Khoa Hóa học & Hóa sinh, UCLA. (2017). Cấu trúc Lewis. Lấy từ: chem.ucla.edu
  4. Wayne Breslyn. (2012). Vẽ cấu trúc Lewis. Lấy từ: terpconnect.umd.edu
  5. Quản trị trang web (2012). Cấu trúc của Lewis ("chấm điện tử"). Khoa Hóa học, Đại học Maine, Orono. Lấy từ: hóa học.umeche.maine.edu
  6. Lancaster, Sean. (Ngày 25 tháng 4 năm 2017). Cách xác định có bao nhiêu dấu chấm trên cấu trúc Lewis Dot của một phần tử. Kinh dị. Lấy từ: sciences.com