Lyuis tuzilmalari va formal zaryad: tekshirish mumkin bo'lgan usul

Molekulalar va ko'p atomli ionlar uchun valent elektronlarni sanash

Har bir Lyuis tuzilmasi bitta sondan boshlanadi: joylashtirish uchun mavjud valent elektronlarning umumiy soni. Asosiy guruh elementlari uchun valent elektronlar soni 1–18 raqamlashdagi guruh raqamining oxirgi raqamiga teng, shuning uchun uglerod 4, azot 5, kislorod 6 va har bir galogen 7 beradi. Vodorod 1 beradi, geliy esa, 2 bilan, guruh raqami qoidasining yagona istisnosi.

Ionning zaryadi umumiy sonni o'zgartiradi. Manfiy zaryad ortiqcha elektronlarni bildiradi, shuning uchun manfiy zaryadning har bir birligi uchun bitta elektron qo'shasiz. Musbat zaryad yetishmayotgan elektronlarni bildiradi, shuning uchun ayirasiz. Ammoniy ioni NH₄⁺ da 5 + 4(1) − 1 = 8 valent elektron bor, karbonat ioni CO₃²⁻ da esa 4 + 3(6) + 2 = 24.

Biror narsa chizishdan oldin bu umumiy sonni yozib qo'ying; tayyor tuzilmani aynan shu son bilan tekshirasiz.

Skelet qurish va elektron juftlarni joylashtirish

Skelet — qaysi atom qaysi atom bilan bog'langanining tuzilishi. Vodorod va ftor deyarli doim faqat bitta bog' hosil qiladi, shuning uchun ular chekka atomlar. Markaziy atom odatda vodoroddan boshqa eng kam elektrmanfiy atom bo'lib, ko'pincha formulada bir marta uchraydigan atom. Oksikislotalarda vodorod atomlari odatda markaziy atomga emas, kislorodga bog'langan.

Skelet belgilangach, qolgan qadamlar elektronlarni har bir atom barqaror songa yetishi uchun taqsimlaydi. 2-davr atomlari (C, N, O, F) atrofida ko'pi bilan sakkizta elektron bo'lishi mumkin, chunki ularda atigi to'rtta valent orbital bor; shuning uchun oktet qoidasi ular uchun qat'iy chegaradir.

• Har bir chekka atomni markaziy atomga yagona bog' bilan ulang (har biri 2 elektron).
• Chekka atomlarning oktetlarini yolg'iz juftlar bilan to'ldiring (vodorodga faqat 2 kerak).
• Qolgan elektronlarni markaziy atomga yolg'iz juftlar sifatida joylashtiring.
• Agar markaziy atomda hamon 8 tadan kam elektron bo'lsa, qo'shni atomdagi yolg'iz juftni umumiy juftga aylantirib, qo'sh yoki uch bog' hosil qiling.
• Tekshiring: chizilgan elektronlar sanalgan umumiy songa teng va har bir 2-davr atomida 8 tadan ortiq emas.

Nomzod tuzilmalar orasida sinov sifatida formal zaryad

Formal zaryad har bir bog'lovchi juft teng bo'linsa, atom chizmada neytral erkin atomga nisbatan nechta elektronga egalik qilishini so'raydi. Formula FC = V − N − B/2, bunda V — atomning valent elektronlar soni, N — undagi bog'lanmagan (yolg'iz juft) elektronlar soni, B — uning bog'laridagi elektronlar soni. Tuzilmadagi formal zaryadlar har doim zarrachaning umumiy zaryadiga qo'shiladi, bu sizga ichki arifmetik tekshiruv beradi.

Bir nechta tuzilma elektronlar sonini qondirsa, formal zaryadlari nolga iloji boricha yaqin bo'lganini afzal ko'ring. Agar ba'zi formal zaryad qolishi kerak bo'lsa, yaxshiroq tuzilma manfiy formal zaryadni elektrmanfiyroq atomga joylashtiradi va bog'langan qo'shnilarga bir xil ishorali zaryad qo'ymaslikka harakat qiladi.

Formal zaryad — hisob, o'lchangan zaryad emas. U elektrmanfiylikni e'tiborsiz qoldirgani uchun nol formal zaryadli atom haqiqiy molekulada baribir sezilarli qisman zaryadga ega bo'lishi mumkin.

Yechilgan misol: fosgen va sianat ioni

Fosgen, COCl₂. Sanash: C 4, O 6 va har bir Cl 7 beradi, shuning uchun jami 4 + 6 + 2(7) = 24 elektron. Uglerod markaziy atom. C dan O ga va har bir Cl ga uchta yagona bog' 6 elektron sarflaydi. O va ikkala Cl atomining oktetlarini to'ldirish yana 3 × 6 = 18 ni sarflaydi, jami 24, shuning uchun uglerod uchun elektron qolmaydi. Uglerod atrofida atigi 6 elektron bor, shuning uchun bitta yolg'iz juftni ikkinchi bog'ga aylantiring. O ning yolg'iz juftini ko'chirish C=O ni beradi; Cl ning yolg'iz juftini ko'chirish C=Cl ni beradi.

Formal zaryad ular orasida hal qiladi. C=O bilan kislorodda 4 ta bog'lanmagan va 4 ta bog'lovchi elektron bor: FC = 6 − 4 − 4/2 = 0. Har bir Cl da 6 ta bog'lanmagan va 2 ta bog'lovchi elektron bor: FC = 7 − 6 − 1 = 0. Uglerodda 8 ta bog'lovchi elektron bor: FC = 4 − 0 − 4 = 0. Buning o'rniga C=Cl bilan o'sha Cl 7 − 4 − 2 = +1 bo'ladi, yagona bog'li O esa 6 − 6 − 1 = −1. C=O qo'sh bog'li barcha nol tuzilma afzal.

Sianat ioni, OCN⁻. Sanash: 6 + 4 + 5 + 1 = 16 elektron, uglerod markaziy. Uchta joylashuv uglerodga oktet beradi: O=C=N, O≡C–N va O–C≡N, har birida O va N oktetlarini yolg'iz juftlar to'ldiradi. O=C=N uchun O = 6 − 4 − 2 = 0 va N = 5 − 4 − 2 = −1. O≡C–N uchun O = 6 − 2 − 3 = +1 va N = 5 − 6 − 1 = −2. O–C≡N uchun O = 6 − 6 − 1 = −1 va N = 5 − 2 − 3 = 0. Uglerod uchalasida ham 0 va har bir to'plam kerak bo'lganidek −1 ga teng.

O≡C–N shakli eng katta zaryadlarga ega va musbat zaryadni eng elektrmanfiy atom bo'lgan kislorodga qo'yadi, shuning uchun u eng kam hissa qo'shadi. O–C≡N shakli manfiy zaryadni kislorodga joylashtiradi va eng muhim hissa qo'shuvchi, O=C=N undan ozgina orqada. Haqiqiy ion bu tuzilmalarning aralashmasi, buni keyingi bo'lim tushuntiradi.

Bitta chizma bog'larni tasvirlay olmaganda rezonans

Ba'zi zarrachalarda faqat elektronlar joylashuvi bilan farq qiladigan, har bir atom bir xil o'rinda turgan ikki yoki undan ko'p to'g'ri Lyuis tuzilmasi bor. Bular rezonans tuzilmalar bo'lib, ular orasiga ikki tomonlama o'q (↔) qo'yib yoziladi. Haqiqiy molekula — bitta tuzilma, rezonans gibrid bo'lib, uning bog'lari hissa qo'shuvchilarning o'rtachasi. U ular orasida almashib turmaydi.

Format ioni HCOO⁻ aniq misol. Sanash: 1 + 4 + 2(6) + 1 = 18 elektron. H va ikkala O atomi C ga bog'langan va kislorod oktetlari to'ldirilganda 18 elektron sarflanadi va uglerodda faqat 6 bo'ladi, shuning uchun bitta kislorod yolg'iz juftligi C=O bog'ga aylanadi. Qo'sh bog'li O ning FC = 6 − 4 − 2 = 0, yagona bog'li O ning FC = 6 − 6 − 1 = −1. Qo'sh bog'ni istalgan kislorod ushlab turishi mumkin, shuning uchun ikkita ekvivalent tuzilma bor.

Ikki hissa qo'shuvchi ekvivalent bo'lgani uchun gibrid ikkita bir xil uglerod–kislorod bog'iga ega, har biri yagona va qo'sh bog' o'rtasida oraliq, va har bir kislorod o'rtacha manfiy zaryadning yarmini ko'taradi. Karboksilat ionlaridagi o'lchangan bog' uzunliklari bu manzaraga mos keladi. Hissa qo'shuvchilar ekvivalent bo'lmaganda, sianatdagidek, gibrid ko'proq formal zaryadi past tuzilmalarga o'xshaydi.

Oktet qoidasi buzilganda: toq, to'liqsiz va kengaygan sonlar

Uch turdagi zarracha oktet qonuniyatiga mos kelmaydi. Toq elektronli molekulalar, masalan 5 + 6 = 11 valent elektronli azot monoksid NO, har bir atomga oktet bera olmaydi; bitta atom juftlashmagan elektronga ega bo'lishi kerak. Bunday zarrachalar radikallar deyiladi va odatda reaksiyaga kirishuvchan.

Ba'zi molekulalarda markaziy atomning okteti to'liq emas. Bor triftorid BF₃ da (24 elektron) uchta B–F yagona bog'li tuzilma borga 6 elektron qoldiradi, lekin har bir atomga nol formal zaryad beradi. B=F qo'sh bog'ini hosil qilish borning oktetini faqat ftorga +1 va borga −1 formal zaryad berish evaziga to'ldirardi, shuning uchun yagona bog'li tuzilma odatiy tavsif.

3-davr va undan pastdagi atomlarni atrofida sakkiztadan ortiq elektron bilan chizish mumkin. PCl₅ da (40 elektron) beshta bog' fosforga 10 elektron beradi. Triyodid ioni I₃⁻ da (3 × 7 + 1 = 22 elektron) markaziy yod ikkita bog' va uchta yolg'iz juftni ushlab turadi, uning formal zaryadi 7 − 6 − 2 = −1. Qolgan elektronlarni markaziy atomga faqat har bir chekka atom oktetini olgandan keyin joylashtiring.

Lyuis tuzilmalaridagi keng tarqalgan xatolar va ularni qanday aniqlash

Xatolarning ko'pi sanash xatolari, shuning uchun eng ishonchli odat har bir tuzilmani ikki tekshiruv bilan yakunlashdir: chizmadagi har bir elektronni (har bir bog'da 2, har bir yolg'iz juftda 2) yozib qo'ygan umumiy soningiz bilan solishtirib sanang va formal zaryadlarni qo'shib, ular umumiy zaryadga tengligini tasdiqlang.

Agar sizning umumiy soningiz sinfdoshingiznikidan yoki javobdagidan ionning ikki baravar zaryadiga farq qilsa, zaryad ehtimol noto'g'ri ishora bilan qo'llangan. Agar chizmada umumiy sonningizdan boshqa miqdorda elektron bo'lsa, ikki o'rniga bir elektron deb sanalgan bog'larni yoki hech qachon joylashtirilmagan qolgan elektronlarni qidiring. Quyidagi aniq xatolar noto'g'ri tuzilmalarning ko'pini tushuntiradi.

• Kation uchun elektron qo'shish yoki anion uchun ayirish. Manfiy zaryad ko'proq elektronni bildiradi.
• Bog'ni bir elektron deb sanash. Har bir chiziq umumiy juftni bildiradi, ya'ni 2 elektron.
• Vodorodga ikkita bog' berish yoki uni markaziy atom qilish. Vodorod faqat 2 elektronni ushlaydi.
• C, N, O yoki F atrofiga 8 tadan ortiq elektron joylashtirish. Kengaygan sonlar faqat 3-davr va undan pastda mumkin.
• Formal zaryadni atomdagi haqiqiy zaryad deb hisoblash yoki uni barcha bog'lovchi elektronlarni elektrmanfiyroq atomga beradigan oksidlanish darajasi bilan adashtirish.
• Rezonans tuzilmalarni atomlarni ko'chirib chizish. Atomni ko'chirish rezonans hissa qo'shuvchini emas, boshqa birikmani hosil qiladi.