Lyuis quruluşları və formal yük: yoxlaya biləcəyiniz üsul

Molekullar və çoxatomlu ionlar üçün valent elektronların sayılması

Hər Lyuis quruluşu bir ədədlə başlayır: yerləşdirilməli olan valent elektronların ümumi sayı. Əsas qrup elementləri üçün valent elektronların sayı 1–18 nömrələnməsində qrup nömrəsinin son rəqəminə bərabərdir, buna görə karbon 4, azot 5, oksigen 6, hər halogen isə 7 verir. Hidrogen 1 verir, 2 elektronlu helium isə qrup nömrəsi qaydasının yeganə istisnasıdır.

İonun yükü cəmi dəyişir. Mənfi yük əlavə elektronlar deməkdir, buna görə mənfi yükün hər vahidi üçün bir elektron əlavə edirsiniz. Müsbət yük çatışmayan elektronlar deməkdir, buna görə çıxırsınız. Ammonium ionunda, NH₄⁺, 5 + 4(1) − 1 = 8 valent elektron var, karbonat ionunda, CO₃²⁻, isə 4 + 3(6) + 2 = 24.

Bir şey çəkməzdən əvvəl bu cəmi yazın; bitmiş quruluşu yoxlayacağınız ədəd budur.

Skeletin qurulması və elektron cütlərinin yerləşdirilməsi

Skelet hansı atomun hansına bağlandığının naxışıdır. Hidrogen və flüor demək olar ki, həmişə yalnız bir rabitə əmələ gətirir, buna görə terminal atomlardır. Mərkəzi atom adətən hidrogendən başqa ən az elektromənfi atomdur və bu, çox vaxt düsturda bir dəfə görünən atomdur. Oksiturşularda hidrogen atomları adətən mərkəzi atoma deyil, oksigenə bağlıdır.

Skelet müəyyən edildikdən sonra qalan addımlar elektronları elə paylayır ki, hər atom sabit sayına çatsın. 2-ci period atomları (C, N, O, F) ətraflarında ən çox səkkiz elektron tuta bilər, çünki onların yalnız dörd valent orbitalı var və oktet qaydası bunlar üçün möhkəm hədd olmasının səbəbi budur.

• Hər terminal atomu mərkəzi atoma sadə rabitə ilə birləşdirin (hər biri 2 elektron).
• Terminal atomların oktetlərini paylaşılmamış cütlərlə tamamlayın (hidrogenə yalnız 2 lazımdır).
• Qalan hər hansı elektronları mərkəzi atomda paylaşılmamış cütlər kimi yerləşdirin.
• Mərkəzi atomda hələ də 8-dən az elektron varsa, qonşu atomdakı paylaşılmamış cütü ikiqat və ya üçqat rabitə yaratmaq üçün ümumi cütə çevirin.
• Yoxlayın: çəkilən elektronlar sayılan cəmə bərabərdir və hər 2-ci period atomunda 8-dən çox yoxdur.

Namizəd quruluşlar arasında sınaq kimi formal yük

Formal yük, hər rabitə cütü bərabər bölünsəydi, atomun çəkilişdə neytral sərbəst atomla müqayisədə neçə elektrona sahib olduğunu soruşur. Düstur FC = V − N − B/2-dir, burada V atomun valent elektronlarının sayı, N onun üzərindəki rabitəyə girməyən (paylaşılmamış cüt) elektronların sayı, B isə onun rabitələrindəki elektronların sayıdır. Quruluşdakı formal yüklərin cəmi həmişə növün ümumi yükünə bərabərdir ki, bu da sizə daxili hesab yoxlaması verir.

Bir neçə quruluş elektron sayına uyğun gəldikdə formal yüklərin mümkün qədər sıfıra yaxın olduğu quruluşa üstünlük verin. Bəzi formal yük qalmalıdırsa, daha yaxşı quruluş mənfi formal yükü daha elektromənfi atoma yerləşdirir və eyni işarəli yükləri bağlı qonşulara qoymaqdan çəkinir.

Formal yük uçotdur, ölçülmüş yük deyil. O, elektromənfiliyi nəzərə almadığına görə formal yükü sıfır olan atom real molekulda yenə də əhəmiyyətli qismən yük daşıya bilər.

Həll olunmuş nümunə: fosgen və sianat ionu

Fosgen, COCl₂. Sayma: C 4, O 6, hər Cl 7 verir, beləliklə, cəmi 4 + 6 + 2(7) = 24 elektrondur. Karbon mərkəzi atomdur. C-dan O-ya və hər Cl-a üç sadə rabitə 6 elektron istifadə edir. O və hər iki Cl atomunun oktetlərinin tamamlanması daha 3 × 6 = 18 istifadə edir, cəmi 24, buna görə karbon üçün elektron qalmır. Karbonun ətrafında yalnız 6 elektron var, buna görə bir paylaşılmamış cütü ikinci rabitəyə çevirin. O-nun paylaşılmamış cütünü köçürmək C=O, Cl-un paylaşılmamış cütünü köçürmək C=Cl verir.

Aralarında formal yük qərar verir. C=O ilə oksigenin 4 rabitəyə girməyən və 4 rabitə elektronu var: FC = 6 − 4 − 4/2 = 0. Hər Cl-un 6 rabitəyə girməyən və 2 rabitə elektronu var: FC = 7 − 6 − 1 = 0. Karbonun 8 rabitə elektronu var: FC = 4 − 0 − 4 = 0. Əvəzinə C=Cl olduqda həmin Cl 7 − 4 − 2 = +1, sadə rabitəli O isə 6 − 6 − 1 = −1 olur. C=O ikiqat rabitəli, hamısı sıfır olan quruluşa üstünlük verilir.

Sianat ionu, OCN⁻. Sayma: 6 + 4 + 5 + 1 = 16 elektron, mərkəzdə karbon. Üç düzülüş karbona oktet verir: O=C=N, O≡C–N və O–C≡N, hər birində O və N oktetləri paylaşılmamış cütlərlə tamamlanır. O=C=N üçün O = 6 − 4 − 2 = 0 və N = 5 − 4 − 2 = −1. O≡C–N üçün O = 6 − 2 − 3 = +1 və N = 5 − 6 − 1 = −2. O–C≡N üçün O = 6 − 6 − 1 = −1 və N = 5 − 2 − 3 = 0. Karbon üçünün hamısında 0-dır və hər dəstin cəmi lazım olduğu kimi −1-dir.

O≡C–N forması ən böyük yüklərə malikdir və müsbət yükü ən elektromənfi atom olan oksigenə qoyur, buna görə ən az töhfə verir. O–C≡N forması mənfi yükü oksigenə yerləşdirir və ən vacib töhfə verəndir, O=C=N isə onun ardınca gəlir. Real ion bu quruluşların qarışığıdır, növbəti bölmənin izah etdiyi kimi.

Bir çəkiliş rabitələri təsvir edə bilmədikdə rezonans

Bəzi növlərin yalnız elektronların yerləşməsi ilə fərqlənən, hər atomun eyni mövqedə olduğu iki və ya daha çox etibarlı Lyuis quruluşu var. Bunlar rezonans quruluşlarıdır və aralarında ikibaşlı ox (↔) ilə yazılır. Real molekul tək quruluşdur, rezonans hibriddir və onun rabitələri töhfə verənlərin ortasıdır. O, onlar arasında irəli-geri keçmir.

Format ionu, HCOO⁻, aydın nümunədir. Sayma: 1 + 4 + 2(6) + 1 = 18 elektron. H və hər iki O atomu C-ya bağlandıqda və oksigen oktetləri tamamlandıqda 18 elektron istifadə olunur və karbonda yalnız 6 var, buna görə bir oksigenin paylaşılmamış cütü C=O rabitəsinə çevrilir. İkiqat rabitəli O-nun FC = 6 − 4 − 2 = 0, sadə rabitəli O-nun isə FC = 6 − 6 − 1 = −1-dir. İkiqat rabitəni hər iki oksigen saxlaya bilər, beləliklə, iki ekvivalent quruluş var.

İki töhfə verən ekvivalent olduğuna görə hibridin iki eyni karbon–oksigen rabitəsi var, hər biri sadə və ikiqat rabitə arasında aralıqdır və hər oksigen orta hesabla mənfi yükün yarısını daşıyır. Karboksilat ionlarında ölçülmüş rabitə uzunluqları bu mənzərəyə uyğundur. Töhfə verənlər sianatda olduğu kimi ekvivalent olmadıqda hibrid daha çox formal yükü aşağı olan quruluşlara oxşayır.

Oktet qaydasının əyildiyi hallar: tək, natamam və genişlənmiş saylar

Üç növ oktet qanunauyğunluğuna uyğun gəlmir. 5 + 6 = 11 valent elektronu olan azot monoksid, NO, kimi tək elektronlu molekullar hər atoma oktet verə bilməz; bir atom cütləşməmiş elektron daşımalıdır. Bu cür növlər radikallar adlanır və adətən reaksiyaya meyillidir.

Bəzi molekullarda mərkəzi atomda natamam oktet var. Bor triflüoridində, BF₃ (24 elektron), üç B–F sadə rabitəsi olan quruluş borda 6 elektron qoyur, lakin hər atoma sıfır formal yük verir. B=F ikiqat rabitəsi yaratmaq borun oktetini yalnız flüora +1, bora isə −1 formal yük verməklə tamamlayardı, buna görə sadə rabitəli quruluş adi təsvirdir.

3-cü və daha aşağı perioddakı atomları ətraflarında səkkizdən çox elektronla çəkmək olar. PCl₅-də (40 elektron) beş rabitə fosfora 10 elektron verir. Triiodid ionunda, I₃⁻ (3 × 7 + 1 = 22 elektron), mərkəzi iod iki rabitə və üç paylaşılmamış cüt saxlayır və onun formal yükü 7 − 6 − 2 = −1-dir. Qalan elektronları mərkəzi atomda yalnız hər terminal atomun oktetini aldıqdan sonra yerləşdirin.

Lyuis quruluşunun ümumi səhvləri və onları necə tutmaq olar

Səhvlərin çoxu sayma səhvləridir, buna görə ən etibarlı vərdiş hər quruluşu iki yoxlama ilə bitirməkdir: çəkilişdəki hər elektronu (hər rabitə üçün 2, hər paylaşılmamış cüt üçün 2) yazdığınız cəmlə müqayisə edərək sayın və formal yükləri toplayıb ümumi yükə bərabər olduğunu təsdiqləyin.

Sizin cəminiz sinif yoldaşınızın və ya cavab açarının cəmindən ionun yükünün iki mislinə qədər fərqlənirsə, yük yəqin ki, yanlış işarə ilə tətbiq olunub. Çəkilişdə cəminizdən fərqli sayda elektron varsa, bir elektron əvəzinə ikisi kimi sayılmış rabitələri və ya heç vaxt yerləşdirilməmiş qalıq elektronları axtarın. Aşağıdakı konkret səhvlər yanlış quruluşların çoxunu izah edir.

• Kation üçün elektron əlavə etmək və ya anion üçün çıxmaq. Mənfi yük daha çox elektron deməkdir.
• Rabitəni bir elektron kimi saymaq. Hər xətt ortaq cütü göstərir, yəni 2 elektrondur.
• Hidrogenə iki rabitə vermək və ya onu mərkəzi atom etmək. Hidrogen yalnız 2 elektron tutur.
• C, N, O və ya F üzərində 8-dən çox elektron yerləşdirmək. Genişlənmiş saylar yalnız 3-cü və daha aşağı periodlar üçün mümkündür.
• Formal yükə atomun real yükü kimi yanaşmaq və ya onu bütün rabitə elektronlarını daha elektromənfi atoma aid edən oksidləşmə dərəcəsi ilə qarışdırmaq.
• Atomları köçürməklə rezonans quruluşları çəkmək. Atomu köçürmək rezonans töhfəsi deyil, fərqli birləşmə yaradır.