Formální zátěžový vzorec, jak jej vypočítat a příklady



formální poplatek (CF) je to, které je přiřazeno atomu molekuly nebo iontu, který umožňuje vysvětlit jeho struktury a chemické vlastnosti jako funkci. Tento koncept předpokládá zohlednění maximálního charakteru kovalence v odkazu A-B; to znamená, že pár elektronů je rozdělen rovným dílem mezi A a B.

Pro pochopení výše uvedeného v dolním obrázku jsou ukázány dva atomy spojené: jeden označený písmenem A a druhý písmenem B. Jak je vidět, v průsečíku kruhů je vytvořeno spojení s párem ":". V této heteronukleární molekule, jestliže A a B mají stejné electronegativities, pár “:” zůstane equidistant oba k A a B \ t.

Nicméně, protože dva různé atomy nemohou mít stejné vlastnosti, pár ":" je přitahován k tomu, který je více elektronegativní. V tomto případě, jestliže A je více electronegative než B, pár “:” je blíže k A než k B. Opak nastane když B je více electronegative než A, blížící se nyní “:” a B \ t.

Pro přiřazení formálních nábojů oběma A a B je nutné zvážit první případ (ten nad obrázkem). Pokud by došlo k rozpadu čistě kovalentní vazby A-B, mohlo by dojít k homolytickému rozpadu, který by generoval volné radikály A a B..

Index

  • 1 Kvalitativní přínosy používání formálního nákladu
  • 2 Vzorec a jak jej vypočítat
    • 2.1 Variace výpočtu podle konstrukce
  • 3 Příklady formálních výpočtů poplatků
    • 3.1 BF4- (tetrafluorborátový ion)
    • 3.2 BeH2 (hydrid berylnatý)
    • 3,3 CO (oxid uhelnatý)
    • 3.4 NH4 + (amonný ion), NH3 a NH2- (amidový ion)
  • 4 Odkazy

Kvalitativní přínosy zaměstnávání formálního nákladu

Elektrony nejsou pevné, jako v předchozím příkladu, ale cestují a jsou ztraceny atomy molekuly nebo iontu. Jestliže to je molekula diatomic to je znáno to dvojice “:” musí být sdílený nebo putovat mezi oběma atomy; totéž se děje v molekule typu A-B-C, ale s větší složitostí.

Studiem atomu a předpokládáním sto procentní kovalence v jeho vazbách je však snazší zjistit, zda získává nebo ztrácí elektrony ve sloučenině. Chcete-li zjistit tento zisk nebo ztrátu, musíte porovnat svůj základní stav nebo stav zdarma se svým elektronickým prostředím.

Tímto způsobem je možné přiřadit kladný náboj (+), pokud atom ztratí elektron, nebo záporný náboj (-), když naopak získá elektron (znaky musí být napsány uvnitř kruhu)..

Ačkoli elektrony nemohou být umístěny přesně, tyto formální náboje (+) a (-) ve strukturách ve většině případů odpovídají očekávaným chemickým vlastnostem.

To znamená, že formální náboj atomu úzce souvisí s molekulární geometrií jeho prostředí a jeho reaktivitou ve sloučenině.

Vzorec a jak jej vypočítat

Jsou formálně účtovány poplatky? Odpověď zní ne. Z tohoto důvodu musí být zisk nebo ztráta elektronů vypočtena za předpokladu, že se jedná o čistě kovalentní vazby, a to se dosahuje následujícím vzorcem:

CF = (číslo atomové skupiny) - (počet odkazů, které tvoří) - (počet nesdílených elektronů)

Pokud atom má CF s hodnotou +1, je mu přiřazen kladný náboj (+); vzhledem k tomu, že pokud máte CF s hodnotou -1, pak vám bude přidělen záporný poplatek (-).

K správnému výpočtu CF je třeba postupovat následovně:

- Vyhledejte, ve které skupině se atom nachází v periodické tabulce.

- Spočítejte si počet odkazů, které vytvoříte se svými sousedy: dvojité odkazy (=) mají cenu dvou a trojité odkazy stojí tři (≡).

- Konečně spočítejte počet nesdílených elektronů, které lze snadno pozorovat u Lewisových struktur.

Variace výpočtu podle konstrukce

Vzhledem k lineární molekule A-B-C-D se formální náboje pro každý atom mohou lišit, pokud je například struktura zapsána jako: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B atd. Je to proto, že existují atomy, které sdílením více elektronů (tvořících více vazeb) získávají pozitivní nebo negativní CF.

Která ze tří možných molekulárních struktur odpovídá sloučenině ABCD? Odpověď zní: ta, která má obecně nejnižší hodnoty CF; také ten, který přiřazuje záporné náboje (-) k nejvíce elektronegativním atomům.

Jestliže C a D jsou více electronegative než A a B, pak tím, že sdílí více elektronů oni následně získají pozitivní formální poplatky (viděný od mnemonic pravidla) \ t.

Nejstabilnější strukturou a energeticky nejvýhodnější je tedy C-A-B-D, protože v tomto případě tvoří C i B pouze jeden článek. Na druhé straně, struktura A-B-C-D a ty, které mají C nebo B tvořící dvě vazby (-C- nebo -D-), jsou nestabilní.

Která ze struktur je nejstabilnější? A-C-D-B, protože nejen C a D tvoří dva spoje, ale i jejich negativní formální náboje (-) sousedí, což dále destabilizuje strukturu.

Příklady formálních výpočtů poplatků

BF4- (tetrafluorborátový ion)

Atom boru je obklopen čtyřmi atomy fluoru. Vzhledem k tomu, že B patří do skupiny IIIA (13) chybí nesdílené elektrony a tvoří čtyři kovalentní vazby, její CF je (3-4-0 = -1). Na rozdíl od F, prvku skupiny VIIA (17) je jeho CF (7-6-1 = 0).

Pro stanovení náboje iontu nebo molekuly stačí přidat jednotlivé CF atomů, které ho tvoří: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF pro B však nemá skutečný význam; to znamená, že nejde o nejvyšší elektronickou hustotu. Vlastně, tato elektronická hustota je distribuována ke čtyřem atomům F, mnohem více elektronegativní prvek než B.

BeH2 (Hydrid berylnatý)

Atom berylia patří do skupiny IIA (2), tvoří dvě vazby a postrádají opět nesdílené elektrony. CFs pro Be a H jsou tedy:

CFBýt= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Zatížení BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (oxid uhelnatý)

Jeho Lewisova struktura může být reprezentována jako: C≡O: (ačkoli má jiné rezonanční struktury). Opakováním výpočtu CF, tentokrát pro skupinu C (ze skupiny DPH) a O (ze skupiny VIA), máme:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Toto je příklad, kdy formální poplatky neodpovídají povaze prvků. O je více elektronegativní než C, a proto by neměl nést pozitivní.

Ostatní struktury (C = O a (+)C-O(-)), i když splňují soudržné rozdělení poplatků, nevyhovují oktetovému pravidlu (C má méně než osm valenčních elektronů).

NH4+ (iontové ionty), NH3 a NH2- (amidový ion)

zatímco více elektronů sdílí N, pozitivnější je jeho CF (až k amonnému iontu, protože nemá žádnou energetickou dostupnost pro vytvoření pěti svazků).

Použijeme-li také výpočty pro N v amonném iontu, amoniaku a amiduro ionu, pak máme:

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

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

A konečně:

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

To je v NH2- N má čtyři elektrony ne sdílené, a akcie všichni když to tvoří NH4+. CF pro H se rovná 0, a proto je jejich výpočet uložen.

Odkazy

  1. Jamesi. (2018). Klíčové dovednosti: Jak vypočítat formální poplatek. Získáno dne 23. května 2018, z: masterorganicchemistry.com
  2. Dr. Ian Hunt. Katedra chemie, University of Calgary. Formální poplatky. Získáno 23. května 2018, z: chem.ucalgary.ca
  3. Formální poplatky. [PDF] Získáno dne 23. května 2018, z: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formální obvinění. Získáno dne 23. května 2018, z: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie (8. vydání). CENGAGE Learning, str. 268-270.
  6. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chemie (Čtvrté vydání, strana 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. srpna 2010). Formální zatížení. Získáno dne 23. května 2018, z: quimica.laguia2000.com