Struchtúir Lewis agus Muirear Foirmiúil: Modh Is Féidir Leat a Sheiceáil

Leictreoin vailinse a chomhaireamh do mhóilíní agus d'ianta iladamhacha

Tosaíonn gach struchtúr Lewis le huimhir amháin: líon iomlán na leictreon vailinse atá le cur. I gcás eilimintí príomhghrúpa, is ionann líon na leictreon vailinse agus an digit deireanach d'uimhir an ghrúpa san uimhriú 1–18, mar sin cuireann carbón 4 leis, nítrigin 5, ocsaigin 6, agus gach halaigin 7. Cuireann hidrigin 1 leis, agus is é héiliam, le 2, an t-aon eisceacht ón riail uimhir ghrúpa.

Athraíonn muirear iain an t-iomlán. Ciallaíonn muirear diúltach leictreoin bhreise, mar sin cuireann tú leictreon amháin leis in aghaidh gach aonaid de mhuirear diúltach. Ciallaíonn muirear dearfach leictreoin atá ar iarraidh, mar sin dealaíonn tú. Tá 5 + 4(1) − 1 = 8 leictreon vailinse san ian amóiniam, NH₄⁺, agus tá 4 + 3(6) + 2 = 24 san ian carbónáite, CO₃²⁻.

Scríobh an t-iomlán seo síos sula dtarraingíonn tú aon rud; is é an uimhir a sheiceálfaidh tú an struchtúr críochnaithe ina choinne.

Cnámharlach a thógáil agus péirí leictreon a chur

Is é an cnámharlach an patrún a insíonn cén t-adamh a cheanglaíonn le cén ceann. Ní fhoirmíonn hidrigin agus fluairín ach banda amháin beagnach i gcónaí, mar sin is adaimh dheiridh iad. Is gnách gurb é an t-adamh lárnach an t-adamh is lú leictridhiúltacht seachas hidrigin, rud is minic an t-adamh a bhíonn le feiceáil uair amháin san fhoirmle. In ocsaigéid, bíonn adaimh hidrigine nasctha le hocsaigin de ghnáth, ní leis an adamh lárnach.

Nuair atá an cnámharlach socraithe, dáileann na céimeanna eile leictreoin ionas go sroicheann gach adamh líon cobhsaí. Is féidir le hadaimh tréimhse 2 (C, N, O, F) ocht leictreon ar a mhéad a choinneáil timpeall orthu mar nach bhfuil ach ceithre fhithiseán vailinse acu, agus is é sin an fáth gur teorainn dhaingean dóibh riail an ochtréid.

• Ceangail gach adamh deiridh leis an adamh lárnach le banda aonair (2 leictreon an ceann).
• Críochnaigh ochtréid na n-adamh deiridh le péirí aonair (ní theastaíonn ach 2 ó hidrigin).
• Cuir aon leictreoin atá fágtha ar an adamh lárnach mar phéirí aonair.
• Má tá níos lú ná 8 leictreon fós ag an adamh lárnach, tiontaigh péire aonair ar adamh comharsanachta ina phéire comhroinnte chun banda dúbailte nó tripleach a dhéanamh.
• Seiceáil: tá leictreoin tarraingthe comhionann leis an iomlán comhairthe, agus níl níos mó ná 8 ag aon adamh tréimhse 2.

Muirear foirmiúil mar thástáil idir struchtúir iarrthóra

Fiafraíonn muirear foirmiúil cé mhéad leictreon atá ag adamh sa líníocht i gcomparáid leis an adamh saor neodrach, dá roinnfí gach péire nasctha go cothrom. Is é FC = V − N − B/2 an fhoirmle, áit arb é V líon leictreon vailinse an adaimh, N líon na leictreon neamhnasctha (péire aonair) air, agus B líon na leictreon ina bhannaí. Suimíonn na muirir fhoirmiúla i struchtúr go dtí muirear iomlán an speicis i gcónaí, rud a thugann seiceáil uimhríochta ionsuite duit.

Nuair a leanann roinnt struchtúr an comhaireamh leictreon, is fearr an ceann ina bhfuil na muirir fhoirmiúla chomh gar do nialas agus is féidir. Má fhanann muirear foirmiúil éigin, cuireann an struchtúr is fearr muirear foirmiúil diúltach ar an adamh is leictridhiúltaí agus seachnaíonn sé muirir den chomhartha céanna a chur ar chomharsana nasctha.

Is cuntasaíocht é muirear foirmiúil, ní muirear tomhaiste. Toisc go ndéanann sé neamhaird ar leictridhiúltacht, is féidir le hadamh a bhfuil muirear foirmiúil nialasach aige muirear páirteach suntasach a iompar fós sa fhíormhóilín.

Sampla oibrithe: fosgéin agus an ian ciainéite

Fosgéin, COCl₂. Comhaireamh: cuireann C 4 leis, cuireann O 6 leis, agus cuireann gach Cl 7 leis, mar sin is é 4 + 6 + 2(7) = 24 leictreon an t-iomlán. Is é carbón an t-adamh lárnach. Úsáideann trí bhanda aonair ó C go O agus go gach Cl 6 leictreon. Úsáideann ochtréid O agus an dá adamh Cl a chríochnú 3 × 6 = 18 eile, 24 san iomlán, mar sin níl aon leictreon fágtha do charbón. Níl ach 6 leictreon timpeall ar charbón, mar sin tiontaigh péire aonair amháin ina dhara banda. Má bhogtar péire aonair O faightear C=O; má bhogtar péire aonair Cl faightear C=Cl.

Socraíonn muirear foirmiúil eatarthu. Le C=O, tá 4 leictreon neamhnasctha agus 4 leictreon nasctha ag ocsaigin: FC = 6 − 4 − 4/2 = 0. Tá 6 leictreon neamhnasctha agus 2 leictreon nasctha ag gach Cl: FC = 7 − 6 − 1 = 0. Tá 8 leictreon nasctha ag carbón: FC = 4 − 0 − 4 = 0. Le C=Cl ina ionad, éiríonn an Cl sin 7 − 4 − 2 = +1 agus éiríonn an O aonbhanda 6 − 6 − 1 = −1. Is fearr an struchtúr nialas-ar-fad leis an mbanda dúbailte C=O.

An ian ciainéite, OCN⁻. Comhaireamh: 6 + 4 + 5 + 1 = 16 leictreon, le carbón i lár. Tugann trí shocrú ochtréad do charbón: O=C=N, O≡C–N, agus O–C≡N, gach ceann le péirí aonair ag críochnú na n-ochtréad ar O agus N. Maidir le O=C=N, O = 6 − 4 − 2 = 0 agus N = 5 − 4 − 2 = −1. Maidir le O≡C–N, O = 6 − 2 − 3 = +1 agus N = 5 − 6 − 1 = −2. Maidir le O–C≡N, O = 6 − 6 − 1 = −1 agus N = 5 − 2 − 3 = 0. Is 0 é carbón sna trí cinn, agus suimíonn gach ttacar go −1 mar is cóir.

Tá na muirir is mó ag an bhfoirm O≡C–N agus cuireann sí muirear dearfach ar ocsaigin, an t-adamh is leictridhiúltaí, mar sin cuireann sí is lú leis. Cuireann an fhoirm O–C≡N an muirear diúltach ar ocsaigin agus is í an rannpháirtí is tábhachtaí í, agus O=C=N gar dá dhiaidh. Is meascán de na struchtúir seo an fhíorian, mar a mhíníonn an chéad roinn eile.

Athshondas nuair nach féidir le líníocht amháin na bannaí a chur síos

Tá dhá struchtúr Lewis bhailí nó níos mó ag roinnt speiceas nach n-athraíonn ach i gcás cá gcuirtear leictreoin, agus gach adamh san áit chéanna. Struchtúir athshondais is ainm dóibh seo, scríofa le saighead dhébhrataigh (↔) eatarthu. Is struchtúr amháin an fíormhóilín, an hibrid athshondais, agus is meán de na rannpháirtithe a bhannaí. Ní athraíonn sé ar ais agus ar aghaidh eatarthu.

Is sampla glan é an ian formáite, HCOO⁻. Comhaireamh: 1 + 4 + 2(6) + 1 = 18 leictreon. Le H agus an dá adamh O nasctha le C agus ochtréid ocsaigine críochnaithe, úsáidtear 18 leictreon agus níl ach 6 ag carbón, mar sin éiríonn péire aonair ocsaigine ina bhanda C=O. Tá FC = 6 − 4 − 2 = 0 ag an O dúbailte-nasctha agus FC = 6 − 6 − 1 = −1 ag an O aonbhanda. D'fhéadfadh ceachtar ocsaigin an banda dúbailte a choinneáil, mar sin tá dhá struchtúr chomhionanna ann.

Toisc go bhfuil an dá rannpháirtí comhionann, tá dhá bhanda carbóin–ocsaigine comhionann ag an hibrid, gach ceann idir banda aonair agus banda dúbailte, agus iompraíonn gach ocsaigin leath den mhuirear dhiúltach ar an meán. Aontaíonn fad bannaí tomhaiste in ianta carbocsailéite leis an bpictiúr seo. Nuair nach bhfuil rannpháirtithe comhionann, mar atá i gciainéit, is mó a chosúlaíonn an hibrid na struchtúir leis na muirir fhoirmiúla is ísle.

Nuair a lúbann riail an ochtréid: comhaireamh corr, neamhiomlán agus leathnaithe

Ní oireann trí chineál speiceas do phatrún an ochtréid. Ní féidir le móilíní corr-leictreon, ar nós monocsaíd nítrigine, NO, le 5 + 6 = 11 leictreon vailinse, ochtréad a thabhairt do gach adamh; caithfidh adamh amháin leictreon neamhphéireáilte a iompar. Radacaigh a thugtar ar speicis den chineál seo agus bíonn siad frithghníomhach de ghnáth.

Tá ochtréad neamhiomlán ar an adamh lárnach ag roinnt móilíní. In tríflúairíd bhóróin, BF₃ (24 leictreon), fágann an struchtúr le trí bhanda aonair B–F 6 leictreon ag bórón ach tugann sé muirear foirmiúil nialasach do gach adamh. Ní chríochnódh banda dúbailte B=F ochtréad bhóróin ach amháin trí mhuirear foirmiúil +1 a thabhairt do fhluairín agus −1 do bhórón, mar sin is é an struchtúr aonbhanda an cur síos is gnách.

Is féidir adaimh i dtréimhse 3 agus níos ísle a tharraingt le níos mó ná ocht leictreon timpeall orthu. In PCl₅ (40 leictreon), tugann cúig bhanda 10 leictreon do fhosfar. San ian tríiaidíde, I₃⁻ (3 × 7 + 1 = 22 leictreon), coinníonn an iaidín lárnach dhá bhanda agus trí phéire aonair, agus is é 7 − 6 − 2 = −1 a muirear foirmiúil. Ná cuir leictreoin fhágtha ar an adamh lárnach ach tar éis ochtréad a bheith ag gach adamh deiridh.

Earráidí coitianta struchtúr Lewis agus conas iad a ghabháil

Botúin chomhairimh an chuid is mó de na botúin, mar sin is é an nós is iontaofa gach struchtúr a chríochnú le dhá sheiceáil: comhair gach leictreon sa líníocht (2 in aghaidh an bhanda, 2 in aghaidh an phéire aonair) i gcomparáid le d'iomlán scríofa, agus cuir na muirir fhoirmiúla le chéile chun deimhniú go bhfuil siad comhionann leis an muirear iomlán.

Má tá d'iomlán difriúil ó iomlán comhscoláire nó ón eochair faoi dhó muirear an iain, is dócha gur cuireadh an muirear i bhfeidhm leis an gcomhartha mícheart. Má choinníonn an líníocht líon leictreon difriúil ó d'iomlán, cuardaigh bannaí a comhaireadh mar leictreon amháin in ionad dhá cheann, nó leictreoin fhágtha nár cuireadh riamh. Is ionann na hearráidí sonracha thíos agus an chuid is mó de na struchtúir mhícheart.

• Leictreoin a chur leis do chataian nó iad a dhealú d'anian. Ciallaíonn muirear diúltach níos mó leictreon.
• Banda a chomhaireamh mar leictreon amháin. Léiríonn gach líne péire comhroinnte, mar sin is 2 leictreon é.
• Dhá bhanda a thabhairt do hidrigin nó é a dhéanamh ina adamh lárnach. Ní choinníonn hidrigin ach 2 leictreon.
• Níos mó ná 8 leictreon a chur ar C, N, O nó F. Ní féidir comhaireamh leathnaithe a bheith ann ach do thréimhse 3 agus níos ísle.
• Muirear foirmiúil a láimhseáil mar fhíormhuirear ar adamh, nó é a mheascadh le huimhir ocsaídiúcháin, a shanntar gach leictreon nasctha don adamh is leictridhiúltaí.
• Struchtúir athshondais a tharraingt trí adaimh a bhogadh. Cruthaíonn adamh a bhogadh comhdhúil dhifriúil, ní rannpháirtí athshondais.