Formel belastningsformel, Sådan beregnes det og eksempler



den formelle afgift (CF) er det, der er tildelt et atom af et molekyle eller en ion, som gør det muligt at forklare dets strukturer og kemiske egenskaber som en funktion af det. Dette begreb indebærer overvejelse af kovalens maksimale karakter i linket A-B; det vil sige, at paret elektroner deles lige mellem A og B.

For at forstå ovennævnte i det nederste billede vises to atomer forbundet: den ene er betegnet med bogstavet A og den anden med bogstavet B. Som det ses, er der i forbindelsen mellem cirklerne et link dannet med paret ":". I dette heteronukleære molekyle, hvis A og B har de samme elektronegativiteter, forbliver paret ":" lige imod både A og B.

Da to forskellige atomer imidlertid ikke kan have samme egenskaber, er parret ":" tiltrukket af det, der er mere elektronegative. I dette tilfælde, hvis A er mere elektronegativ end B, er paret ":" tættere på A end til B. Det modsatte sker, når B er mere elektronegativ end A, nærmer sig nu ":" a B.

Derefter er det nødvendigt at overveje det første tilfælde (den ene over billedet) for at tildele de formelle gebyrer til både A og B. Hvis den rent kovalente binding A-B blev brudt, ville der forekomme en homolytisk nedbrydning, der genererede de frie radikaler A · og · B.

indeks

  • 1 Kvalitative fordele ved brug af formel last
  • 2 formel og hvordan man beregner det
    • 2.1 Variationer af beregningen i henhold til strukturen
  • 3 Eksempler på formelle beregninger
    • 3.1 BF4- (tetrafluorboration)
    • 3.2 BeH2 (berylliumhydrid)
    • 3.3 CO (carbonmonoxid)
    • 3,4 NH4 + (ammoniumion), NH3 og NH2- (amidion)
  • 4 referencer

Kvalitative fordele ved ansættelse af formelle laster

Elektronerne er ikke løst, som i det foregående eksempel, men de rejser og går tabt af atomerne i molekylet eller ionet. Hvis det er et diatomisk molekyle, er det kendt, at paret ":" skal deles eller vandre mellem begge atomer; det samme sker i et molekyle af type A-B-C, men med større kompleksitet.

Men ved at studere et atom og antage et hundrede procent kovalens i sine bindinger, er det lettere at konstatere, om det vinder eller taber elektroner i forbindelsen. For at bestemme denne gevinst eller tab skal du sammenligne din basislinje eller gratis status mod dit elektroniske miljø.

Således er det muligt at tildele en positiv ladning (+), hvis atomet mister en elektron, eller en negativ (-), når omvendt får en elektron (tegnene skal skrives i en cirkel).

Selv om elektronerne ikke kan lokaliseres nøjagtigt, svarer disse formelle ladninger (+) og (-) således i de fleste tilfælde til de forventede kemiske egenskaber.

Dvs. den formelle ladning af et atom er nært beslægtet med dens molekylære geometri og dets reaktivitet inden for forbindelsen.

Formel og hvordan man beregner det

Er formelle gebyrer tildelt vilkårligt? Svaret er nej. For dette skal forøgelsen eller tabet af elektroner beregnes under antagelse af rent kovalente bindinger, og dette opnås ved hjælp af følgende formel:

CF = (atomgruppenummer) - (antal links det danner) - (antal elektroner, der ikke deles)

Hvis atomet har en CF med en værdi på +1, tildeles den en positiv ladning (+); mens hvis du har en CF med en værdi på -1, får du derefter en negativ afgift (-).

For korrekt beregning af CF skal følgende trin følges:

- Find i hvilken gruppe atomet er placeret inden for det periodiske bord.

- Tæl antallet af links, du danner med dine naboer: De dobbelte links (=) er to værd og de tredobbelte links er tre værd (≡).

- Endelig tælle antallet af uafbrudte elektroner, som let kan observeres med Lewis strukturer.

Variationer i beregningen i henhold til strukturen

Givet det lineære molekyle A-B-C-D, kan de formelle ladninger for hvert atom variere hvis strukturen, for eksempel, er nu skrives som: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B osv Dette skyldes at der er atomer, der ved at dele flere elektroner (der danner flere obligationer) erhverver positiv eller negativ CF.

Så hvilken af ​​de tre mulige molekylære strukturer svarer til forbindelsen ABCD? Svaret er: en der generelt har de laveste CF-værdier; også den der tildeler de negative ladninger (-) til de mest elektronegative atomer.

Hvis C og D er mere elektronegative end A og B, får de derfor ved at dele flere elektroner positive formelle afgifter (set fra en mnemonisk regel).

Således er den mest stabile struktur og den mest energistøgende C-A-B-D, da både C og B i dette tilfælde kun udgør et link. På den anden side er strukturen A-B-C-D og de, der har C eller B, dannende to bindinger (-C- eller -D-) mere ustabile.

Hvilken af ​​alle strukturer er den mest ustabile? A-C-D-B, fordi ikke kun C og D danner to links, men også deres negative formelle ladninger (-) støder op til hinanden og destabiliserer strukturen yderligere.

Eksempler på formelle ladningsberegninger

BF4- (tetrafluorboration)

Boringatomet er omgivet af fire fluoratomer. Da B tilhører gruppe IIIA (13) mangler ikke-delte elektroner og danner fire kovalente bindinger, er dens CF (3-4-0 = -1). I modsætning til F, elementet i gruppe VIIA (17) er dets CF (7-6-1 = 0).

For at bestemme ladningen af ​​ionet eller molekylet er det nok at tilføje de enkelte CF'er af de atomer, der komponerer det: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Men CF for B har ikke en reel betydning; det vil sige, den højeste elektroniske tæthed ligger ikke herpå. Faktisk fordeles denne elektroniske tæthed til de fire atomer af F, et meget mere elektronegativt element end B.

BEH2 (Berylliumhydrid)

Berylliumatomet tilhører gruppe IIA (2), danner to bindinger og mangler igen ikke-delte elektroner. Således er CF'erne for Be og H:

CFvære= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Indlæs BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (carbonmonoxid)

Dens Lewis struktur kan repræsenteres som: C≡O: (selv om den har andre resonansstrukturer). Gentagelse af CF-beregningen, denne gang for C (fra momsgruppen) og O (fra VIA-gruppen) har vi:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Dette er et eksempel, hvor formelle afgifter ikke er i overensstemmelse med elementernes art. O er mere electronegative end C og derfor bør ikke bære en positiv.

De øvrige strukturer (C = O og (+)C-O(-)), selvom de overholder den sammenhængende fordeling af afgifter, overholder de ikke oktetreglen (C har mindre end otte valenselektroner).

NH4+ (ionammonium), NH3 og NH2- (amidion)

mens flere elektroner deler N, er mere positivt dets CF (op til ammoniumionen, da den ikke har nogen energibesparelse til at danne fem bindinger).

Ved anvendelse af beregningerne for N i ammoniumionen, ammonien og amiduroionen har vi så:

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

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

Og endelig:

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

Det er i NH2- N har fire elektroner, der ikke deles, og deler alle, når det danner NH4+. CF for H er lig med 0, og derfor er deres beregning gemt.

referencer

  1. James. (2018). En nøglefærdighed: Sådan beregnes formel opladning. Hentet den 23. maj 2018, fra: masterorganicchemistry.com
  2. Dr. Ian Hunt. Department of Chemistry, University of Calgary. Formelle gebyrer. Hentet den 23. maj 2018, fra: chem.ucalgary.ca
  3. Formelle gebyrer. [PDF]. Hentet den 23. maj 2018, fra: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formel afgift. Hentet den 23. maj 2018, fra: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s. 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave., Side 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. august 2010). Formel indlæsning. Hentet den 23. maj 2018, fra: quimica.laguia2000.com