Luiso struktūros, formalieji krūviai ir rezonansas

Pirmiausia suskaičiuokite turimus elektronus

Luiso struktūroje valentinių elektronų poros vaizduojamos kaip ryšiai ir nesurišančiosios laisvosios elektronų poros. Pradėkite nuo atitinkamų atomų valentinių elektronų skaičiaus ir atsižvelkite į suminį krūvį: neigiamam jonui elektronų pridėkite, o teigiamam – atimkite. CO₃²⁻ atveju anglies atomas suteikia 4, o trys deguonies atomai – 18; dėl krūvio dar pridedama 2: iš viso 24 valentinių elektronų.

Pasirinkite tikėtiną atomų jungimosi schemą, paskirstykite ryšių ir laisvųjų porų elektronus, tada patikrinkite bendrą jų skaičių. Įprastos okteto ir vandenilio dubleto taisyklės padeda nagrinėti daugelį mažų pagrindinių grupių elementų dalelių, tačiau jos turi išimčių. Daleles su nelyginiu elektronų skaičiumi, elektronų stokojančias ir hiperkoordinuotas daleles reikia nagrinėti atsižvelgiant į joms tinkamas taikymo ribas, o ne versti atitikti vieną vaizdavimo taisyklę.

Formalusis krūvis: ryšio elektronai dalijami po lygiai

Skaičiuojant formalųjį krūvį, kiekvienam atomui priskiriami jo nesurišantieji elektronai ir pusė ryšius sudarančių elektronų. Elektronų skaičiais tai išreiškiama taip: formalusis krūvis = laisvojo atomo valentinių elektronų skaičius − nesurišančiųjų elektronų skaičius − pusė ryšius sudarančių elektronų skaičiaus. Sudėkite atomų formaliuosius krūvius ir patikrinkite, ar jų suma lygi bendram visos dalelės krūviui.

CO rezonansinėje struktūroje su trigubuoju ryšiu ir po vieną laisvąją elektronų porą prie kiekvieno atomo bendras valentinių elektronų skaičius yra 10. Anglies formalusis krūvis yra 4 − 2 − 3 = −1; deguonies – 6 − 2 − 3 = +1. Jų suma lygi nuliui. Tai apskaitiniai krūvio priskyrimai, pagrįsti vienodu ryšio elektronų padalijimu; jie nėra matavimo rezultatas, rodantis, kad tikruosiuose atomuose lokalizuoti sveikieji krūviai.

Nesutapatinkite trijų krūvio sąvokų

Skaičiuojant oksidacijos laipsnius, ryšio tarp skirtingų elementų atomų elektronai priskiriami pagal kitą susitarimą, pagrįstą elektriniu neigiamumu. Aptariamu CO atveju gaunama C +2 ir O −2, o ne Luiso formalieji krūviai C −1 ir O +1. Abiem atvejais suma lygi bendram neutralios dalelės krūviui, nes šie būdai atsako į skirtingus elektronų priskyrimo klausimus.

Daliniai krūviai apibūdina netolygų elektronų pasiskirstymą pagal nurodytą analizės metodą ar modelį ir nebūtinai yra sveikieji skaičiai. Skirtingais metodais gali būti priskiriamos skirtingos skaitinės dalinių krūvių vertės. Nespręskite apie tikrąjį išmatuotą molekulės dipolinį momentą tiesiogiai iš vienos formaliųjų krūvių schemos ar supaprastintos elektrinio neigiamumo rodyklės, ypač CO atveju. Svarbūs ir taikomas susitarimas, ir duomenys.

Vieną būseną gali vaizduoti kelios schemos

Karbonato jono Luiso rezonansinėje struktūroje yra vienas C=O ryšys ir du viengubieji C–O ryšiai. Anglies ir dvigubuoju ryšiu sujungto deguonies formalusis krūvis lygus nuliui; kiekvieno viengubuoju ryšiu sujungto deguonies formalusis krūvis yra −1. Nekeičiant atomų jungimosi tvarkos, dvigubąjį ryšį galima išdėstyti trimis lygiaverčiais būdais.

Šios rezonansinės struktūros apibūdina vienos delokalizuotos elektroninės būsenos aspektus. Tikrasis jonas nėra nuolat pakaitomis virstantis trimis atskiromis Luiso molekulėmis. Aprašant izoliuotą simetrišką karbonato joną, visi trys C–O ryšiai yra lygiaverčiai. Apskaitinis vidurkis (2 + 1 + 1)/3 = 4/3 gali apibendrinti ryšio eilės vaizdą, bet nėra ryšio eilių kitimo laikui bėgant filmas.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Ar skaičiuojant bendrą elektronų skaičių −2 krūvio jono Luiso struktūroje reikia pridėti ar atimti du elektronus?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Pridėti du.

   Neigiamas krūvis reiškia, kad elektronų yra daugiau, nei gaunama sudėjus neutralių atomų valentinių elektronų skaičius.

2. Kokie yra C ir O formalieji krūviai nurodytoje CO ribinėje rezonansinėje struktūroje su trigubu ryšiu?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   C −1, o O +1.

   Ryšio elektronus padalykite po lygiai: atitinkamai 4 − 2 − 3 ir 6 − 2 − 3.

3. Ar atomo formalusis krūvis būtinai turi būti lygus jo oksidacijos laipsniui?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Nustatant šiuos dydžius, ryšio elektronai paskirstomi pagal skirtingus susitarimus.

4. Ar karbonato rezonansas reiškia, kad laikui bėgant trys struktūros pakaitomis virsta viena kita?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Rezonansinės struktūros vaizduoja vieną elektroninę būseną ir išlaiko tą pačią atomų jungimosi tvarką.

Ką verta įsidėmėti

• Pirmiausia suskaičiuokite valentinius elektronus ir nustatykite bendrąjį krūvį.
• Formalieji krūviai apskaičiuojami ryšio elektronus padalijant po lygiai.
• Formalusis krūvis, oksidacijos laipsnis ir dalinis krūvis yra skirtingos sąvokos.
• Rezonansinės struktūros vaizduoja vieną delokalizuotą būseną, o ne kaitaliojimąsi laike.