Formalna formula, kako jo izračunamo in primeri



The formalne pristojbine (CF) je tisti, ki je dodeljen atomu molekule ali iona, kar omogoča razlago njegovih struktur in kemijskih lastnosti kot funkcije od njega. Ta koncept vključuje upoštevanje največjega znaka kovalentnosti v povezavi A-B; to pomeni, da je par elektronov enakomerno porazdeljen med A in B.

Da bi razumeli zgornje v spodnji sliki, sta dva atoma prikazana povezana: ena označena s črko A in druga s črko B. Kot je razvidno, se v presečišču krogov oblikuje povezava s parom ":". V tej heteronuklearni molekuli, če imata A in B enako elektronegativnost, ostane par ":" enako oddaljen od obeh A in B..

Ker pa dva različna atoma ne moreta imeti enakih lastnosti, je par ":" privlačen za tistega, ki je bolj elektronegativen. V tem primeru, če je A bolj elektronegativen kot B, je par ":" bližje A, kot B. B: Nasprotno se zgodi, ko je B bolj elektronegativno kot A, ki se zdaj približuje..

Potem, da bi formalne tarife dodelili obema A in B, je treba upoštevati prvi primer (tisti nad sliko). Če bi bila kovalentna vez A-B lomljena, bi prišlo do homolitske razgradnje, ki bi ustvarila proste radikale A · in · B.

Indeks

  • 1 Kakovostne koristi uporabe formalnega tovora
  • 2 Formula in kako jo izračunati
    • 2.1 Variacije izračuna glede na strukturo
  • 3 Primeri formalnih izračunov stroškov
    • 3.1 BF4- (tetrafluoroboratni ion)
    • 3.2 BeH2 (berilijev hidrid)
    • 3,3 CO (ogljikov monoksid)
    • 3,4 NH4 + (amonijev ion), NH3 in NH2- (amidni ion)
  • 4 Reference

Kakovostne koristi pri uporabi formalnega tovora

Elektroni niso fiksni, kot v prejšnjem primeru, vendar potujejo in so izgubljeni z atomi molekule ali ionov. Če je diatomična molekula, je znano, da mora biti par ":" deljen ali potepati med obema atomoma; enako se dogaja v molekuli tipa A-B-C, vendar z večjo kompleksnostjo.

S proučevanjem atoma in ob predpostavki, da je v svojih vezih 100-odstotno kovalentno, je lažje ugotoviti, ali dobijo ali izgubijo elektrone znotraj spojine. Da bi ugotovili ta dobiček ali izgubo, morate primerjati vašo osnovno ali prosto stanje z vašim elektronskim okoljem.

Na ta način je mogoče dodeliti pozitivni naboj (+), če atom izgubi elektron, ali negativni naboj (-), ko pa, nasprotno, dobi elektron (znaki morajo biti zapisani v krogu).

Čeprav elektronov ni mogoče natančno locirati, so ti formalni naboji (+) in (-) v strukturah v večini primerov v skladu s pričakovanimi kemijskimi lastnostmi..

To pomeni, da je formalni naboj atoma tesno povezan z molekularno geometrijo njegovega okolja in njegovo reaktivnostjo znotraj spojine.

Formula in kako jo izračunati

Ali so formalne obtožbe dodeljene samovoljno? Odgovor je ne. Pri tem je treba izračunati dobiček ali izgubo elektronov ob predpostavki popolnoma kovalentnih vezi, kar se doseže z naslednjo formulo:

CF = (število atomskih skupin) - (število povezav, ki jih tvori) - (število elektronov ni skupno)

Če ima atom CF s vrednostjo +1, mu je dodeljen pozitivni naboj (+); ker, če imate CF s vrednostjo -1, vam potem dodelite negativen naboj (-).

Za pravilno izračunavanje CF morate slediti naslednjim korakom:

- Poiščite, v kateri skupini je atom v periodnem sistemu.

- Preštejte število povezav, ki jih ustvarite s svojimi sosedi: dvojne povezave (=) so vredne dve, trojne povezave pa tri (≡).

- Nazadnje preštejte število neskladnih elektronov, ki jih je mogoče zlahka opaziti z Lewisovimi strukturami.

Variacije izračuna glede na strukturo

Glede na linearno molekulo A-B-C-D se lahko formalni naboji za vsak atom spremenijo, če je struktura, na primer, sedaj zapisana kot: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B itd. To je zato, ker obstajajo atomi, ki z delitvijo več elektronov (ki tvorijo več vezi) pridobijo pozitivni ali negativni CF.

Torej, katera od treh možnih molekularnih struktur ustreza spojini ABCD? Odgovor je: tisti, ki ima na splošno najnižje vrednosti CF; prav tako tisti, ki pripiše negativne naboje (-) najbolj elektronegativnim atomom.

Če sta C in D bolj elektronegativna kot A in B, potem z deljenjem več elektronov posledično pridobita pozitivne formalne naboje (iz mnemoničnega pravila).

Tako je najbolj stabilna struktura, in najbolj energetsko najbolj ugodna, C-A-B-D, ker v tem primeru tako C kot B tvorita le eno povezavo. Po drugi strani sta struktura A-B-C-D in tista, ki imajo C ali B, ki tvorita dve vezi (-C- ali -D-), bolj nestabilni..

Katera od vseh struktur je najbolj nestabilna? A-C-D-B, ker ne le C in D tvorita dve povezavi, temveč tudi njuni negativni formalni stroški (-) so sosednji drug drugemu, kar dodatno destabilizira strukturo.

Primeri formalnih izračunov stroškov

BF4- (tetrafluoroboratni ion)

Borov atom je obkrožen s štirimi atomi fluora. Glede na to, da B spada v skupino IIIA (13), nimajo neločenih elektronov in tvorijo štiri kovalentne vezi, je njen CF (3-4-0 = -1). V nasprotju s F, element skupine VIIA (17), je njegov CF (7-6-1 = 0).

Za določitev naboja iona ali molekule je dovolj, da dodate posamezne CF-je atomov, ki jih sestavljajo: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Vendar CF za B nima pravega pomena; to pomeni, da največja elektronska gostota ni na tem mestu. Pravzaprav je ta elektronska gostota porazdeljena na štiri atome F, veliko bolj elektronegativni element kot B.

BeH2 (Berilijev hidrid)

Berilijev atom spada v skupino IIA (2), tvori dve vezi in spet nima neločljivih elektronov. Tako so CF za Be in H:

CFBe= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Load BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (ogljikov monoksid)

Njegova Lewisova struktura je lahko predstavljena kot: C≡O: (čeprav ima druge resonančne strukture). Če ponovimo izračun CF, tokrat za C (iz skupine DDV) in O (iz skupine VIA), imamo:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

To je primer, ko formalne takse niso v skladu z naravo elementov. O je bolj elektronegativen kot C in zato ne sme imeti pozitivnega.

Druge strukture (C = O in. \ T (+)C-O(-)), čeprav so skladni s skladno razporeditvijo dajatev, niso skladni s pravilom okteta (C ima manj kot osem valentnih elektronov).

NH4+ (ion amonij), NH3 in NH2- (amidni ion)

medtem ko več elektrona deli N, je bolj pozitiven njegov CF (do amonijevega iona, ker nima razpoložljive energije za oblikovanje petih vezi)..

Če uporabimo tudi izračune za N v amonijevem ionu, amoniaku in amiduronu, potem imamo:

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

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

In končno:

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

To je v NH2- N ima štiri elektrone, ki se ne delijo, in deli vse, ko oblikuje NH4+. CF za H je enak 0, zato se njihov izračun shrani.

Reference

  1. James. (2018). Ključna spretnost: Kako izračunati formalno obremenitev. Vzpostavljeno 23. maja 2018, iz: masterorganicchemistry.com
  2. Dr. Ian Hunt. Oddelek za kemijo Univerze v Calgaryju. Formalne dajatve. Pridobljeno 23. maja 2018, iz: chem.ucalgary.ca
  3. Formalne dajatve. [PDF] Pridobljeno 23. maja 2018, iz: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formalna dajatev. Pridobljeno 23. maja 2018, od: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Learning, str. 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja., Stran 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. avgust 2010). Formalna obremenitev. Vzpostavljeno 23. maja 2018, iz: quimica.laguia2000.com