Lewis'in yapısı, nasıl yapıldığı, örnekler

Lewis yapısı Tüm bunlar bir molekül veya iyon içindeki kovalent bağların temsilidir. İçinde, bu bağlantılar ve elektronlar noktalar veya uzun tireler ile temsil edilir, ancak çoğu zaman noktalar paylaşılmayan elektronlara ve çizgiler de kovalent bağlara karşılık gelir.

Fakat kovalent bağ nedir? Periyodik tablonun iki atomu arasında bir çift elektronun (veya noktaların) paylaşımıdır. Bu şemalarla, belirli bir bileşik için birçok iskeleti çizebilirsiniz. Hangisi doğru olanı, resmi yüklere ve aynı atomların kimyasal yapısına bağlı olacaktır..

Yukarıdaki resimde bir Lewis yapısının ne olduğuna dair bir örneğimiz var. Bu durumda, temsil edilen bileşik 2-bromopropandır. Elektronlara karşılık gelen siyah noktalar, hem bağlantılara katılanlar hem de paylaşılmayan olanlar (Br'nin hemen üzerindeki tek çift) takdir edilebilir..

":" Nokta çiftleri uzun bir kısa çizgi "-" ile değiştirildiyse, 2-bromopropanın karbon iskeleti şu şekilde temsil edilir: C-C-C. Neden çizilen "moleküler çerçeve" yerine, C-H-H-C olamıyor? Cevap, her atomun elektronik özelliklerinde yatar..

Böylece, hidrojen yalnızca bir elektron ve doldurmak için tek bir yörüngeye sahip olduğundan, yalnızca bir kovalent bağ oluşturur. Bu nedenle, asla iki bağ oluşturamaz (hidrojen bağlarıyla karıştırılmamalıdır). Öte yandan, karbon atomunun elektronik konfigürasyonu, dört kovalent bağ oluşumunu sağlar (ve gerektirir)..

Bu sebeple Lewis, C ve H'nin müdahale ettiği yerlerde tutarlı olmalı ve elektronik yapılandırmaları tarafından yönetilenlere saygı göstermelidir. Bu şekilde, eğer karbon dörtten fazla bağa veya birden fazla hidrojene sahipse, taslak atılabilir ve gerçekliğe uygun yeni bir tane daha başlatılabilir..

Bu, deneysel verilere sadık moleküler temsiller arayışında Gilbert Newton Lewis tarafından ortaya konan bu yapıların bazı temel sebeplerinin veya sırtlarının ortaya çıktığı nokta:.

Mevcut tüm bileşikler, Lewis yapıları ile temsil edilebilir, bu da molekül veya iyonların nasıl olabileceğine ilk bir yaklaşım verir.

indeks

1 Lewis'in yapısı nedir?
2 Nasıl yapılır??
- 2.1 Matematik formülünü uygulama
- 2.2 En az elektronegatif atomların nereye yerleştirileceği
- 2.3 Simetri ve resmi ücretler
Oktet kuralındaki sınırlamalar
4 Lewis yapısı örneği
- 4.1 İyot
- 4.2 Amonyak
- 4.3 C2H6O
- 4.4 Iman permanganat
- 4.5 İyon dikromat
5 Kaynakça

Lewis'in yapısı nedir?

Moleküler yapısı hakkında fikir edinmeye yarayan bir molekül veya iyondaki değerlik elektronlarının ve kovalent bağların temsili bir yapısıdır..

Bununla birlikte, bu yapı, bir atom ve çevresine göre moleküler geometri gibi bazı önemli ayrıntıları tahmin edemez (kare, trigonal, bipiramidal vs. ise)..

Ayrıca, atomlarının kimyasal hibridizasyonunun ne olduğu hakkında hiçbir şey söylemez, fakat ikili veya üçlü bağların nerede olduğu ve yapıda rezonans varsa.

Bu bilgi ile bir bileşiğin reaktivitesi, kararlılığı, reaksiyona girdiğinde molekülün nasıl ve ne gibi bir mekanizma olacağı tartışılabilir..

Bu nedenle Lewis'in yapıları hiçbir zaman düşünülmez ve çok faydalıdır, çünkü onlarda yeni kimyasal öğrenmeler yoğunlaştırılabilir..

Nasıl yapılır??

Bir yapı çizmek veya taslak çizmek için, formül veya Lewis diyagramı, bileşiğin kimyasal formülünün esastır. Onsuz, onu oluşturan atomların hangileri olduğunu bile bilemezsiniz. Bir kez onunla periyodik tablo ait oldukları grupları bulmak için kullanılır..

Örneğin, C bileşene sahipseniz₁₄Ey₂N-₃ o zaman karbon, oksijen ve azotun olduğu grupları aramalıyız. Bu, bileşik ne olursa olsun, değerlik elektronlarının sayısı aynı kalır, böylece er ya da geç ezberlenirler.

Bu nedenle karbon, VAT grubuna, VIA grubuna oksijen ve VA'ya azot aittir. Grup numarası değerlik elektronlarının sayısına (puan) eşittir. Hepsinde ortak olarak değerlik katmanının sekizli sayısını tamamlama eğilimi vardır..

Bu, tüm metalik olmayan elementler veya periyodik tablonun s veya p bloklarında bulunanlar için geçerlidir. Ancak, tüm unsurlar sekizli kuralına uymaz. Özel durumlar, yapıları daha çok resmi ücretlere ve grup numaralarına dayanan geçiş metalleridir..

Matematiksel formülü uygulama

Hangi elemanların hangi gruba ait olduğunu ve bu nedenle, bağlantılar oluşturmak için mevcut değerlik elektronlarının sayısını bilerek, Lewis yapılarını çizmek için yararlı olan aşağıdaki formüle devam ediyoruz:

C = N - D

C'nin anlamı paylaşılan elektronlar, yani, kovalent bağlara katılanlar. Her link iki elektrondan oluştuğundan, C / 2 çizilmesi gereken link sayısına (veya çizgi) eşittir..

N elektronlar gerekli, değerinin kabuğunda atomun olması gereken, aynı dönemde onu izleyen soy gazın izoelektronik olması. H dışındaki tüm elementler için (He ile karşılaştırılması için iki elektron gerektirdiğinden), sekiz elektrona ihtiyaçları vardır.

D mevcut elektronlar, bunlar grup veya değerlik elektronlarının sayısı ile belirlenir. Bu nedenle, Cl VIIA grubuna ait olduğundan, yedi siyah nokta veya elektronla çevrili olması ve bir bağlantı oluşturmak için bir çiftin gerekli olduğunu akılda tutması gerekir..

Atomlara, noktalarına ve C / 2 bağlarının sayısına sahip olarak, bir Lewis yapısı doğaçlama yapılabilir. Ancak ek olarak, diğer "kurallar" kavramına sahip olmak gereklidir..

En az elektronegatif atomların nereye yerleştirileceği

Yapıların büyük çoğunluğundaki daha az elektronegatif atom, merkezleri işgal eder. Bu nedenle, P, O ve F atomlarına sahip bir bileşik varsa, bu nedenle P'nin varsayımsal yapının ortasına yerleştirilmesi gerekir..

Ayrıca, hidrojen atomlarının genellikle yüksek oranda elektronegatif atomlara bağlı olduğunu not etmek önemlidir. Eğer bir Zn, H ve O bileşiğine sahipseniz, H, O'nun yanına gidecektir ve Zn (Zn-O-H ve H-Zn-O değil) ile gidecektir. Bu kuralın istisnaları vardır, ancak genellikle metalik olmayan atomlarla oluşur..

Simetri ve resmi ücretler

Doğa, moleküler yapıların mümkün olduğunca simetrik olarak ortaya çıkması için yüksek bir tercihe sahiptir. Bu, düzensiz yapıların pozlanmasını önlemeye yardımcı olur, atomlar görünür bir düzende uymayacak şekilde düzenlenirler.

Örneğin, bileşik C için₂bir₃, A hayali bir atom ise, en muhtemel yapı A-C-A-C-A olacaktır. İki tarafın simetrisine, her ikisinin de diğer yansımalarına dikkat edin.

Resmi suçlamalar Lewis yapılarını çizerken, özellikle de iyonlar için önemli bir rol oynar. Böylece, bir atomun formal yükü sergilenen toplam yüke karşılık gelecek şekilde bağlantılar eklenebilir veya çıkarılabilir. Bu kriter, geçiş metallerinin bileşikleri için çok faydalıdır..

Oktet kuralındaki sınırlamalar

Bütün kurallar yerine getirilmemiştir, bu da yapının yanlış olduğu anlamına gelmez. Bunun tipik örnekleri, grup IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) elemanlarının dahil olduğu birçok bileşikte gözlenir. Aluminyum trifluorür (AlF) burada özellikle dikkate alınır₃).

Daha sonra yukarıda açıklanan formülü uygulayarak, biz var:

D = 1 × 3 (bir alüminyum atomu) + 7 x 3 (üç florin atomu) = 24 elektron

Burada 3 ve 7, alüminyum ve flor için mevcut olan ilgili gruplar veya değer değer elektronlarıdır. Sonra gerekli elektronları N göz önüne alarak:

N = 8 × 1 (bir alüminyum atomu) + 8 x 3 (üç florin atomu) = 32 elektron

Ve bu nedenle paylaşılan elektronlar:

C = N - D

C = 32 - 24 = 8 elektron

C / 2 = 4 bağlantı

Alüminyum en az elektronegatif atom olduğu için merkeze yerleştirilmesi gerekir ve florin sadece bir bağ oluşturur. Bunu göz önüne alarak, AlF'nin Lewis yapısına sahibiz.₃ (en iyi resim) Paylaşılan elektronlar, paylaşılmayanlardan ayırt edilmesi için yeşil noktalarla vurgulanır..

Hesaplamalar, oluşturulması gereken 4 bağ olduğunu öngörse de, alüminyum yeterli elektrondan yoksundur ve ek olarak dördüncü flüor atomu yoktur. Sonuç olarak, alüminyum oktet kuralına uymuyor ve bu gerçek hesaplamalara yansıtılmıyor.

Lewis yapılarına örnekler

iyot

İyot bir halojendir ve bu nedenle VIIA grubuna aittir. Daha sonra yedi değerlik elektronuna sahiptir ve bu basit iki atomlu molekül, aşağıdaki formülü doğaçlama veya uygulama yoluyla gösterilebilir:

D = 2 × 7 (iki iyot atomu) = 14 elektron

N = 2 × 8 = 16 elektron

C = 16 - 14 = 2 elektron

C / 2 = 1 bağlantı

14 elektrondan 2 tanesi kovalent bağa katılır (yeşil noktalar ve kısa çizgi), 12 paylaşılmayan şekilde kalır; ve onlar iki iyot atomu olduklarından, 6 tanesi bunlardan biri için bölünmelidir (değerlik elektronları). Bu molekülde, geometrisi doğrusal olan yalnızca bu yapı mümkündür.

amonyak

Amonyak molekülü için Lewis yapısı nedir? Azot VA grubundan olduğu için beş değerlik elektronuna sahiptir ve sonra:

D = 1 x 5 (bir azot atomu) + 1 x 3 (üç hidrojen atomu) = 8 elektron

N = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 elektron

C = 14 - 8 = 6 elektron

C / 2 = 3 bağlantı

Bu kez formül bağlantı sayısıyla başarılı olur (üç yeşil bağlantı). Mevcut 8 elektrondan 6, bağlantılara katılır, azot atomunun üstünde bulunan paylaşılmayan bir çift vardır..

Bu yapı, amonyak bazı hakkında bilinmesi gereken her şeyi söylüyor. TEV ve TRPEV bilgisini uygulayarak, geometrinin serbest azot çifti tarafından çarpıtılmış tetrahedral olduğu ve bunun hibridizasyonunun sp.³.

C₂'H₆Ey

Formül organik bir bileşiğe karşılık gelir. Formülü uygulamadan önce, hidrojenlerin tek bir bağ, oksijen iki, karbon dört oluşturdukları ve yapının mümkün olduğu kadar simetrik olması gerektiği unutulmamalıdır. Önceki örnekler olarak devam ederken, şunları yaptık:

D = 6 × 1 (altı hidrojen atomu) + 6 x 1 (bir oksijen atomu) + 4 x 2 (iki karbon atomu) = 20 elektron

N = 6 × 2 (altı hidrojen atomu) + 8 x 1 (bir oksijen atomu) + 8 x 2 (iki karbon atomu) = 36 elektron

C = 36 - 20 = 16 elektron

C / 2 = 8 bağlantı

Yeşil çizgi sayısı, hesaplanan 8 bağlantıya karşılık gelir. Önerilen Lewis yapısı, CH etanolün yapısıdır.₃CH₂OH. Bununla birlikte, dimetil eter CH'nin yapısını önermek de doğru olurdu.₃OCH₃, daha simetrik olan.

İkisinden hangisi "daha" doğrudur? Her ikisi de eşit, çünkü yapılar aynı moleküler formül C'nin yapısal izomerleri olarak ortaya çıktılar₂'H₆Ey.

İyon permanganat

Geçiş metal bileşikleri için Lewis yapılarının yapılması istendiğinde durum karmaşıktır. Manganez VIIB grubuna aittir, aynı şekilde, negatif yükün elektronunun mevcut elektronlar arasına eklenmesi gerekir. Sahip olduğunuz formülü uygulamak:

D = 7 × 1 (bir manganez atomu) + 6 x 4 (dört oksijen atomu) şarj başına + 1 elektron = 32 elektron

N = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 elektron

C = 40 - 32 = 8 paylaşılan elektron

C / 2 = 4 bağlantı

Bununla birlikte, geçiş metalleri sekizden fazla değerlik elektronuna sahip olabilir. Ayrıca, MnO iyonu için₄^- negatif yükü gösterir, oksijen atomlarının formal yüklerini azaltmak için gereklidir. Nasıl? İkili bağlar sayesinde.

Eğer MnO'nun tüm linkleri₄^- basitti, oksijenlerin resmi yükleri -1'e eşit olurdu. Dört olduğundan, ortaya çıkan ücret anyon için -4 olacaktır, ki bu açıkça doğru değildir. İkili bağlar oluştuğunda, iyonlara yansıyan tek bir oksijenin negatif bir formal yüke sahip olduğu garanti edilir.

Permanganat iyonunda rezonans olduğu görülebilir. Bu, tek basit bağ Mn-O'nun, dört O atomu arasında ayrıldığı anlamına gelir..

İyon dikromat

Son olarak, dikromat iyonu ile benzer bir durum ortaya çıkar (Cr₂Ey₇). Krom, VIB grubuna aittir, bu yüzden altı değerlik elektronuna sahiptir. Formülü tekrar uygulamak:

D = 6 × 2 (iki krom atomu) + 6 × 7 (yedi oksijen atomu) İki değerlikli şarj başına + 2 elektron = 56 elektron

N = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 elektron

C = 72 - 56 = 16 paylaşılan elektron