లూయిస్ నిర్మాణాలు, ఫార్మల్ ఆవేశం: మీరు సరిచూడగల పద్ధతి

అణువులు, బహుపరమాణుక అయాన్‌ల కోసం సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్‌లను లెక్కించడం

ప్రతి లూయిస్ నిర్మాణం ఒక సంఖ్యతో మొదలవుతుంది: ఉంచడానికి అందుబాటులో ఉన్న మొత్తం సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య. ప్రధాన గ్రూపు మూలకాలకు, సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్ సంఖ్య 1–18 సంఖ్యీకరణలో గ్రూపు సంఖ్య చివరి అంకెకు సమానం, కాబట్టి కార్బన్ 4, నైట్రోజన్ 5, ఆక్సిజన్ 6, ప్రతి హాలోజన్ 7 ఇస్తాయి. హైడ్రోజన్ 1 ఇస్తుంది, 2 ఉన్న హీలియం గ్రూపు సంఖ్య నియమానికి ఏకైక అపవాదం.

అయాన్ ఆవేశం మొత్తాన్ని మారుస్తుంది. ఋణ ఆవేశం అంటే అదనపు ఎలక్ట్రాన్‌లు, కాబట్టి ఋణ ఆవేశం ప్రతి యూనిట్‌కు ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కలపండి. ధన ఆవేశం అంటే ఎలక్ట్రాన్‌లు లోపించడం, కాబట్టి తీసివేయండి. అమ్మోనియం అయాన్, NH₄⁺, కు 5 + 4(1) − 1 = 8 సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్నాయి, కార్బొనేట్ అయాన్, CO₃²⁻, కు 4 + 3(6) + 2 = 24.

ఏదైనా గీయడానికి ముందే ఈ మొత్తాన్ని రాసుకోండి; పూర్తయిన నిర్మాణాన్ని సరిచూసే సంఖ్య ఇదే.

అస్థిపంజరాన్ని నిర్మించడం, ఎలక్ట్రాన్ జతలను ఉంచడం

అస్థిపంజరం అంటే ఏ పరమాణువు దేనితో కలుస్తుందనే నమూనా. హైడ్రోజన్, ఫ్లోరిన్ దాదాపు ఎల్లప్పుడూ ఒకే బంధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, కాబట్టి అవి అంత్య పరమాణువులు. కేంద్ర పరమాణువు సాధారణంగా హైడ్రోజన్ కాకుండా తక్కువ విద్యుదృణాత్మక పరమాణువు, ఇది తరచుగా సూత్రంలో ఒకసారి కనిపించే పరమాణువు. ఆక్సీ ఆమ్లాలలో, హైడ్రోజన్ పరమాణువులు సాధారణంగా కేంద్ర పరమాణువుకు కాక ఆక్సిజన్‌కు బంధించబడతాయి.

అస్థిపంజరం నిర్ణయమైన తర్వాత, ప్రతి పరమాణువు స్థిరమైన సంఖ్యను చేరేలా మిగిలిన దశలు ఎలక్ట్రాన్‌లను పంపిణీ చేస్తాయి. 2వ ఆవర్తన పరమాణువులు (C, N, O, F) వాటికి కేవలం నాలుగు సంయోజకత ఆర్బిటాల్‌లే ఉండటం వల్ల తమ చుట్టూ గరిష్ఠంగా ఎనిమిది ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉండగలవు, అందుకే వాటికి అష్టక నియమం దృఢమైన పరిమితి.

• ప్రతి అంత్య పరమాణువును కేంద్ర పరమాణువుకు ఒకే బంధంతో (ఒక్కొక్కటి 2 ఎలక్ట్రాన్‌లు) కలపండి.
• అంత్య పరమాణువుల అష్టకాలను ఒంటరి జతలతో పూర్తి చేయండి (హైడ్రోజన్‌కు 2 మాత్రమే కావాలి).
• మిగిలిన ఎలక్ట్రాన్‌లను కేంద్ర పరమాణువుపై ఒంటరి జతలుగా ఉంచండి.
• కేంద్ర పరమాణువుకు ఇంకా 8 కంటే తక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటే, ద్విబంధం లేదా త్రిబంధం చేయడానికి పక్కనున్న పరమాణువుపై ఒంటరి జతను పంచుకున్న జతగా మార్చండి.
• తనిఖీ: గీసిన ఎలక్ట్రాన్‌లు లెక్కించిన మొత్తానికి సమానం, ప్రతి 2వ ఆవర్తన పరమాణువుకు 8 కంటే ఎక్కువ లేవు.

అభ్యర్థి నిర్మాణాల మధ్య పరీక్షగా ఫార్మల్ ఆవేశం

ప్రతి బంధన జతనూ సమానంగా పంచితే, తటస్థ స్వేచ్ఛా పరమాణువుతో పోలిస్తే చిత్రంలో పరమాణువు ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉందో ఫార్మల్ ఆవేశం అడుగుతుంది. సూత్రం FC = V − N − B/2, ఇక్కడ V పరమాణువు సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్ సంఖ్య, N దానిపై ఉన్న అబంధన (ఒంటరి జత) ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య, B దాని బంధాలలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య. నిర్మాణంలోని ఫార్మల్ ఆవేశాలు ఎల్లప్పుడూ జాతి మొత్తం ఆవేశానికి సమానమవుతాయి, ఇది మీకు అంతర్నిర్మిత అంకగణిత తనిఖీని ఇస్తుంది.

అనేక నిర్మాణాలు ఎలక్ట్రాన్ లెక్కను పాటించినప్పుడు, ఫార్మల్ ఆవేశాలు సాధ్యమైనంత సున్నాకు దగ్గరగా ఉన్నదాన్ని ఇష్టపడండి. కొంత ఫార్మల్ ఆవేశం మిగలవలసి వస్తే, మెరుగైన నిర్మాణం ఋణ ఫార్మల్ ఆవేశాన్ని ఎక్కువ విద్యుదృణాత్మక పరమాణువుపై ఉంచుతుంది, బంధించబడిన పొరుగువారిపై ఒకే గుర్తు ఆవేశాలను ఉంచకుండా ఉంటుంది.

ఫార్మల్ ఆవేశం లెక్కల పద్ధతి, కొలిచిన ఆవేశం కాదు. అది విద్యుదృణాత్మకతను విస్మరిస్తుంది కాబట్టి, సున్నా ఫార్మల్ ఆవేశం గల పరమాణువు నిజమైన అణువులో గణనీయమైన పాక్షిక ఆవేశాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు.

సాధన ఉదాహరణ: ఫాస్జీన్, సయనేట్ అయాన్

ఫాస్జీన్, COCl₂. లెక్కింపు: C 4, O 6, ప్రతి Cl 7 ఇస్తాయి, కాబట్టి మొత్తం 4 + 6 + 2(7) = 24 ఎలక్ట్రాన్‌లు. కార్బన్ కేంద్ర పరమాణువు. C నుండి O కు, ప్రతి Cl కు మూడు ఒకే బంధాలు 6 ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. O, రెండు Cl పరమాణువుల అష్టకాలను పూర్తి చేయడానికి మరో 3 × 6 = 18 కావాలి, మొత్తం 24, కాబట్టి కార్బన్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లు మిగలవు. కార్బన్ చుట్టూ కేవలం 6 ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్నాయి, కాబట్టి ఒక ఒంటరి జతను రెండో బంధంగా మార్చండి. O ఒంటరి జతను కదిలిస్తే C=O వస్తుంది; Cl ఒంటరి జతను కదిలిస్తే C=Cl వస్తుంది.

వాటి మధ్య ఫార్మల్ ఆవేశం నిర్ణయిస్తుంది. C=O తో, ఆక్సిజన్‌కు 4 అబంధన ఎలక్ట్రాన్‌లు, 4 బంధన ఎలక్ట్రాన్‌లు: FC = 6 − 4 − 4/2 = 0. ప్రతి Cl కు 6 అబంధన, 2 బంధన ఎలక్ట్రాన్‌లు: FC = 7 − 6 − 1 = 0. కార్బన్‌కు 8 బంధన ఎలక్ట్రాన్‌లు: FC = 4 − 0 − 4 = 0. బదులుగా C=Cl తో, ఆ Cl 7 − 4 − 2 = +1 అవుతుంది, ఒకే బంధం గల O 6 − 6 − 1 = −1 అవుతుంది. C=O ద్విబంధంతో అన్నీ సున్నా ఉన్న నిర్మాణమే ప్రాధాన్యం.

సయనేట్ అయాన్, OCN⁻. లెక్కింపు: 6 + 4 + 5 + 1 = 16 ఎలక్ట్రాన్‌లు, కార్బన్ కేంద్రంగా. మూడు అమరికలు కార్బన్‌కు అష్టకం ఇస్తాయి: O=C=N, O≡C–N, O–C≡N, ప్రతిదానిలో O, N లపై అష్టకాలను పూర్తి చేసే ఒంటరి జతలు ఉన్నాయి. O=C=N కు, O = 6 − 4 − 2 = 0, N = 5 − 4 − 2 = −1. O≡C–N కు, O = 6 − 2 − 3 = +1, N = 5 − 6 − 1 = −2. O–C≡N కు, O = 6 − 6 − 1 = −1, N = 5 − 2 − 3 = 0. మూడింటిలోనూ కార్బన్ 0, ప్రతి సెట్ మొత్తం తప్పనిసరిగా −1 అవుతుంది.

O≡C–N రూపానికి అతిపెద్ద ఆవేశాలు ఉన్నాయి, అత్యంత విద్యుదృణాత్మక పరమాణువైన ఆక్సిజన్‌పై ధన ఆవేశాన్ని ఉంచుతుంది, కాబట్టి అది అత్యల్పంగా దోహదం చేస్తుంది. O–C≡N రూపం ఋణ ఆవేశాన్ని ఆక్సిజన్‌పై ఉంచుతుంది, అత్యంత ముఖ్యమైన దోహదకారి, O=C=N దానికి దగ్గరగా ఉంటుంది. తదుపరి విభాగం వివరించినట్లు నిజమైన అయాన్ ఈ నిర్మాణాల మిశ్రమం.

ఒక చిత్రం బంధాలను వివరించలేనప్పుడు అనునాదం

కొన్ని జాతులకు రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ చెల్లుబాటు అయ్యే లూయిస్ నిర్మాణాలు ఉంటాయి, అవి ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంచిన చోటులో మాత్రమే భిన్నంగా ఉంటాయి, ప్రతి పరమాణువు ఒకే స్థానంలో ఉంటుంది. ఇవి అనునాద నిర్మాణాలు, వాటి మధ్య ద్విముఖ బాణం (↔) తో రాయబడతాయి. నిజమైన అణువు ఒకే నిర్మాణం, అనునాద సంకరం, దాని బంధాలు దోహదకారుల సగటు. అది వాటి మధ్య మారుతూ ఉండదు.

ఫార్మేట్ అయాన్, HCOO⁻, ఒక స్పష్టమైన ఉదాహరణ. లెక్కింపు: 1 + 4 + 2(6) + 1 = 18 ఎలక్ట్రాన్‌లు. H, రెండు O పరమాణువులు C కు బంధించబడి, ఆక్సిజన్ అష్టకాలు పూర్తయినప్పుడు, 18 ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉపయోగించబడతాయి, కార్బన్‌కు 6 మాత్రమే ఉంటాయి, కాబట్టి ఒక ఆక్సిజన్ ఒంటరి జత C=O బంధం అవుతుంది. ద్విబంధం గల O కు FC = 6 − 4 − 2 = 0, ఒకే బంధం గల O కు FC = 6 − 6 − 1 = −1. ఏ ఆక్సిజన్ అయినా ద్విబంధాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు, కాబట్టి రెండు సమానమైన నిర్మాణాలు ఉన్నాయి.

రెండు దోహదకారులు సమానం కాబట్టి, సంకరానికి రెండు ఒకేలాంటి కార్బన్–ఆక్సిజన్ బంధాలు ఉంటాయి, ప్రతిదీ ఏకబంధం, ద్విబంధం మధ్యస్థంగా ఉంటుంది, ప్రతి ఆక్సిజన్ సగటున ఋణ ఆవేశంలో సగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కార్బాక్సిలేట్ అయాన్‌లలో కొలిచిన బంధ పొడవులు ఈ చిత్రంతో సరిపోతాయి. సయనేట్‌లో లాగా దోహదకారులు సమానం కానప్పుడు, సంకరం తక్కువ ఫార్మల్ ఆవేశం గల నిర్మాణాలను ఎక్కువగా పోలి ఉంటుంది.

అష్టక నియమం వంగినప్పుడు: బేసి, అసంపూర్ణ, విస్తరించిన సంఖ్యలు

మూడు రకాల జాతులు అష్టక నమూనాకు సరిపోవు. 5 + 6 = 11 సంయోజకత ఎలక్ట్రాన్‌లు గల నైట్రోజన్ మోనాక్సైడ్, NO వంటి బేసి-ఎలక్ట్రాన్ అణువులు ప్రతి పరమాణువుకు అష్టకాన్ని ఇవ్వలేవు; ఒక పరమాణువు జతకాని ఎలక్ట్రాన్‌ను కలిగి ఉండాలి. ఈ రకమైన జాతులను రాడికల్‌లు అంటారు, అవి సాధారణంగా చర్యాశీలమైనవి.

కొన్ని అణువులకు కేంద్ర పరమాణువుపై అసంపూర్ణ అష్టకం ఉంటుంది. బోరాన్ ట్రైఫ్లోరైడ్, BF₃ (24 ఎలక్ట్రాన్‌లు) లో, మూడు B–F ఒకే బంధాలతో ఉన్న నిర్మాణం బోరాన్‌కు 6 ఎలక్ట్రాన్‌లను వదులుతుంది కానీ ప్రతి పరమాణువుకు సున్నా ఫార్మల్ ఆవేశాన్ని ఇస్తుంది. B=F ద్విబంధాన్ని ఏర్పరిస్తే, ఫ్లోరిన్‌కు +1, బోరాన్‌కు −1 ఫార్మల్ ఆవేశం ఇవ్వడం ద్వారా మాత్రమే బోరాన్ అష్టకం పూర్తవుతుంది, కాబట్టి ఒకే బంధాల నిర్మాణమే సాధారణ వర్ణన.

3వ ఆవర్తనంలో, అంతకంటే కింది పరమాణువులను తమ చుట్టూ ఎనిమిది కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లతో గీయవచ్చు. PCl₅ (40 ఎలక్ట్రాన్‌లు) లో, ఐదు బంధాలు ఫాస్ఫరస్‌కు 10 ఎలక్ట్రాన్‌లను ఇస్తాయి. ట్రైఅయోడైడ్ అయాన్, I₃⁻ (3 × 7 + 1 = 22 ఎలక్ట్రాన్‌లు) లో, కేంద్ర అయోడిన్ రెండు బంధాలను, మూడు ఒంటరి జతలను కలిగి ఉంటుంది, దాని ఫార్మల్ ఆవేశం 7 − 6 − 2 = −1. ప్రతి అంత్య పరమాణువుకు దాని అష్టకం వచ్చిన తర్వాత మాత్రమే మిగిలిన ఎలక్ట్రాన్‌లను కేంద్ర పరమాణువుపై ఉంచండి.

సాధారణ లూయిస్ నిర్మాణ తప్పులు, వాటిని పట్టుకునే మార్గాలు

చాలా పొరపాట్లు లెక్కింపు పొరపాట్లు, కాబట్టి అత్యంత నమ్మదగిన అలవాటు ప్రతి నిర్మాణాన్ని రెండు తనిఖీలతో ముగించడం: చిత్రంలోని ప్రతి ఎలక్ట్రాన్‌ను (బంధానికి 2, ఒంటరి జతకు 2) మీరు రాసిన మొత్తంతో లెక్కించండి, ఫార్మల్ ఆవేశాలను కూడి అవి మొత్తం ఆవేశానికి సమానమని నిర్ధారించండి.

మీ మొత్తం సహపాఠి లేదా జవాబు పట్టికతో అయాన్ ఆవేశానికి రెట్టింపు తేడాతో ఉంటే, ఆవేశం బహుశా తప్పు గుర్తుతో వర్తింపజేయబడింది. చిత్రంలో మీ మొత్తం కంటే వేరే సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉంటే, రెండుకు బదులు ఒక ఎలక్ట్రాన్‌గా లెక్కించిన బంధాల కోసం, లేదా ఎప్పుడూ ఉంచని మిగిలిన ఎలక్ట్రాన్‌ల కోసం చూడండి. కింది నిర్దిష్ట తప్పులు చాలా తప్పు నిర్మాణాలకు కారణం.

• కాటయాన్‌కు ఎలక్ట్రాన్‌లను కలపడం లేదా ఆనయాన్‌కు తీసివేయడం. ఋణ ఆవేశం అంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లు.
• బంధాన్ని ఒక ఎలక్ట్రాన్‌గా లెక్కించడం. ప్రతి గీత పంచుకున్న జతను సూచిస్తుంది, కాబట్టి అది 2 ఎలక్ట్రాన్‌లు.
• హైడ్రోజన్‌కు రెండు బంధాలు ఇవ్వడం లేదా దాన్ని కేంద్ర పరమాణువుగా చేయడం. హైడ్రోజన్ కేవలం 2 ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది.
• C, N, O లేదా F పై 8 కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉంచడం. విస్తరించిన సంఖ్యలు 3వ ఆవర్తనం, అంతకంటే కిందివాటికి మాత్రమే సాధ్యం.
• ఫార్మల్ ఆవేశాన్ని పరమాణువుపై నిజమైన ఆవేశంగా పరిగణించడం, లేదా అన్ని బంధన ఎలక్ట్రాన్‌లను ఎక్కువ విద్యుదృణాత్మక పరమాణువుకు కేటాయించే ఆక్సీకరణ సంఖ్యతో కలపడం.
• పరమాణువులను కదిలించి అనునాద నిర్మాణాలు గీయడం. పరమాణువును కదిలిస్తే అనునాద దోహదకారి కాక, వేరే సమ్మేళనం ఏర్పడుతుంది.