Формула формальной нагрузки, как ее рассчитать и примеры

формальный заряд (CF) - это то, что присваивается атому молекулы или иона, что позволяет объяснить его структуру и химические свойства в зависимости от него. Эта концепция подразумевает рассмотрение максимального характера ковалентности в звене A-B; то есть пара электронов распределяется поровну между A и B.

Чтобы понять вышеизложенное на нижнем изображении, показаны два атома, связанных друг с другом: один обозначен буквой А, а другой - буквой В. Как можно видеть, в точке пересечения окружностей образуется связь с парой «:». В этой гетероядерной молекуле, если A и B имеют одинаковую электроотрицательность, пара ":" остается на равном расстоянии от A и B.

Однако, поскольку два разных атома не могут иметь одинаковые свойства, пара «:» притягивается к тому, который является более электроотрицательным. В этом случае, если A является более электроотрицательным, чем B, пара «:» находится ближе к A, чем к B. Противоположная ситуация возникает, когда B более электроотрицательна, чем A, приближаясь сейчас »:« a B.

Затем, чтобы назначить формальные расходы как на А, так и на В, необходимо рассмотреть первый случай (тот, что выше изображения). Если бы чисто ковалентная связь A-B была разорвана, произошел бы гомолитический разрыв, генерирующий свободные радикалы A · и · B.

индекс

• 1 Качественные преимущества использования формального груза
• 2 Формула и как ее рассчитать
  • 2.1 Вариации расчета по структуре
• 3 Примеры формальных расчетов заряда
  • 3.1 BF4- (тетрафторборат-ион)
  • 3.2 BeH2 (гидрид бериллия)
  • 3.3 CO (окись углерода)
  • 3,4 NH4 + (ион аммония), NH3 и NH2- (ион амида)
• 4 Ссылки

Качественные преимущества использования формальных грузов

Электроны не являются фиксированными, как в предыдущем примере, но они путешествуют и теряются атомами молекулы или иона. Если это двухатомная молекула, то известно, что пара «:» должна быть общей или блуждающей между обоими атомами; то же самое происходит в молекуле типа A-B-C, но с большей сложностью.

Однако, изучая атом и предполагая стопроцентную ковалентность в его связях, легче установить, получает он или теряет электроны внутри соединения. Чтобы определить эту прибыль или убыток, вы должны сравнить свой базовый или свободный статус с вашей электронной средой.

Таким образом, можно назначить положительный заряд (+), если атом теряет электрон, или отрицательный заряд (-), когда, наоборот, он приобретает электрон (знаки должны быть записаны внутри круга)..

Таким образом, хотя электроны не могут быть расположены точно, эти формальные заряды (+) и (-) в структурах в большинстве случаев соответствуют ожидаемым химическим свойствам..

То есть формальный заряд атома тесно связан с молекулярной геометрией его среды и его реакционной способностью в соединении..

Формула и как ее рассчитать

Назначены ли официальные обвинения произвольно? Ответ - нет. Для этого выигрыш или потеря электронов должны быть рассчитаны исходя из чисто ковалентных связей, и это достигается с помощью следующей формулы:

CF = (номер группы атомов) - (количество связей, которые он образует) - (количество электронов, которые не являются общими)

Если атом имеет CF со значением +1, ему присваивается положительный заряд (+); тогда как если у вас есть CF со значением -1, то вам присваивается отрицательный заряд (-).

Чтобы правильно рассчитать CF, необходимо выполнить следующие шаги:

- Определите, в какой группе находится атом в периодической таблице..

- Подсчитайте количество ссылок, которые вы формируете со своими соседями: двойные ссылки (=) стоят две, а тройные ссылки стоят три (≡).

- Наконец, подсчитайте количество неразделенных электронов, что легко можно наблюдать с помощью структур Льюиса..

Вариации расчета по структуре

Учитывая линейную молекулу A-B-C-D, формальные заряды для каждого атома могут варьироваться, если структура, например, теперь записывается как: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B и т. Д. Это потому, что есть атомы, которые, разделяя больше электронов (образуя больше связей), приобретают положительный или отрицательный CF.

Итак, какая из трех возможных молекулярных структур соответствует соединению ABCD? Ответ: тот, который обычно имеет самые низкие значения CF; также тот, который назначает отрицательные заряды (-) наиболее электроотрицательным атомам.

Если C и D являются более электроотрицательными, чем A и B, то, разделяя больше электронов, они, следовательно, приобретают положительные формальные заряды (видно из мнемонического правила).

Таким образом, наиболее стабильной и наиболее благоприятной для энергии структурой является C-A-B-D, поскольку в этом случае и C, и B образуют только одну связь. С другой стороны, структура A-B-C-D и структуры, в которых C или B образуют две связи (-C- или -D-), более нестабильны.

Какая из всех структур является наиболее нестабильной? A-C-D-B, потому что не только C и D образуют два звена, но и их отрицательные формальные заряды (-) соседствуют друг с другом, что еще больше дестабилизирует структуру.

Примеры формальных расчетов заряда

BF₄^- (тетрафторборат-ион)

Атом бора окружен четырьмя атомами фтора. Учитывая, что B принадлежит к группе IIIA (13) не имеет неразделенных электронов и образует четыре ковалентные связи, его CF (3-4-0 = -1). В отличие от элемента F группы VIIA (17), его CF равен (7-6-1 = 0).

Чтобы определить заряд иона или молекулы, достаточно добавить отдельные CF атомов, составляющих его: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Однако CF для B не имеет реального значения; то есть наивысшая электронная плотность не зависит от этого. На самом деле, эта электронная плотность распространяется на четыре атома F, гораздо более электроотрицательный элемент, чем B.

Бех₂ (Гидрид бериллия)

Атом бериллия относится к группе IIA (2), образует две связи и, опять же, не имеет общих электронов. Таким образом, CF для Be и H:

CF_быть= 2-2-0 = 0

CF_H= 1-1-0 = 0

Загрузить BeH₂= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (окись углерода)

Его структура Льюиса может быть представлена ​​как: C≡O: (хотя она имеет другие резонансные структуры). Повторяя расчет CF, на этот раз для C (из группы НДС) и O (из группы VIA), мы имеем:

CF_С= 4-3-2 = -1

CF_О= 6-3-2 = +1

Это пример, когда формальные сборы не соответствуют природе элементов. О является более электроотрицательным, чем С и, следовательно, не должен нести положительный.

Другие структуры (C = O и ⁽⁺⁾С-О^(-)), хотя они соответствуют когерентному распределению зарядов, они не соответствуют правилу октетов (C имеет менее восьми валентных электронов).

Нью-Гемпшир₄⁺ (ион аммония), NH₃ и NH₂^- (амидный ион)

в то время как больше электронов делят N, более позитивным является его CF (вплоть до иона аммония, поскольку у него нет энергии для образования пяти связей).

Применив также расчеты для N в ионе аммония, аммиака и иона амиду, мы получим:

CF = 5-4-0 = +1 (NH₄⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH₃)

И наконец:

CF = 5-2-4 = -1 (NH₂^-)

То есть в NH₂^- N имеет четыре не распределенных электрона и делит все, когда образует NH₄⁺. CF для H равен 0 и, следовательно, их расчет сохраняется.

ссылки

1. Джеймс. (2018). Ключевой навык: как рассчитать формальный заряд. Получено 23 мая 2018 г. из: masterorganicchemistry.com
2. Доктор Ян Хант. Химический факультет Университета Калгари. Официальные сборы. Получено 23 мая 2018 г. из: chem.ucalgary.ca
3. Официальные сборы. [PDF]. Получено 23 мая 2018 г. из: chem.ucla.edu
4. Джефф Д. Кронк. Формальный заряд. Получено 23 мая 2018 г. из: guweb2.gonzaga.edu
5. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 268-270.
6. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (Четвертое издание., Стр. 38). Mc Graw Hill.
7. Моника Гонсалес (10 августа 2010 г.) Формальная загрузка. Получено 23 мая 2018 г. по адресу: quimica.laguia2000.com