Formalna formula opterećenja, kako je izračunati i primjeri



formalna optužba (CF) je onaj koji je dodijeljen atomu molekule ili iona, što omogućuje da objasni njegove strukture i kemijska svojstva kao funkciju toga. Ovaj koncept podrazumijeva razmatranje maksimalnog karaktera kovalentnosti u vezi A-B; to jest, par elektrona dijeli se jednako između A i B.

Za razumijevanje gore navedenog u donjoj slici prikazana su dva atoma povezana: jedan označen slovom A, a drugi slovom B. Kao što se može vidjeti, u presjeku krugova stvara se veza s parom ":". U ovoj heteronuklearnoj molekuli, ako A i B imaju iste elektronegativnosti, par ":" ostaje jednako udaljen i za A i za B.

Međutim, budući da dva različita atoma ne mogu imati identična svojstva, par ":" privlači onaj koji je elektronegativniji. U ovom slučaju, ako je A elektronegativniji od B, par ":" je bliže A nego B. Suprotno se događa kada je B elektronegativniji od A, približavajući se sada ":" a B.

Zatim, da bi se formalne optužbe dodijelile i A i B, potrebno je razmotriti prvi slučaj (onaj iznad slike). Da je čista kovalentna veza A-B bila razbijena, došlo bi do homolitičkog razgradnje, generirajući slobodne radikale A · i · B.

indeks

  • 1 Kvalitativne prednosti korištenja formalnog tereta
  • 2 Formula i kako je izračunati
    • 2.1 Varijacije proračuna prema strukturi
  • 3 Primjeri formalnih izračuna naboja
    • 3,1 BF4- (tetrafluoroboratni ion)
    • 3.2 BeH2 (berilijev hidrid)
    • 3,3 CO (ugljikov monoksid)
    • 3,4 NH4 + (amonijev ion), NH3 i NH2- (amidni ion)
  • 4 Reference

Kvalitativne koristi od zapošljavanja formalnog tereta

Elektroni nisu fiksni, kao u prethodnom primjeru, ali putuju i gube se atomima molekule ili iona. Ako je to dvoatomska molekula, poznato je da se par ":" mora dijeliti ili lutati između oba atoma; isto se događa u molekuli tipa A-B-C, ali s većom složenošću.

Međutim, proučavanjem atoma i pretpostavkom stopostotnog kovalentnog u svojim vezama, lakše je utvrditi da li dobiva ili gubi elektrone unutar spoja. Da biste utvrdili ovaj dobitak ili gubitak, morate usporediti svoj osnovni ili slobodni status s vašim elektronskim okruženjem.

Na taj način moguće je dodijeliti pozitivni naboj (+) ako atom izgubi elektron ili negativni naboj (-) kada, naprotiv, dobije elektron (znakovi moraju biti zapisani unutar kruga).

Dakle, iako se elektroni ne mogu točno locirati, ovi formalni naboji (+) i (-) u strukturama u većini slučajeva odgovaraju očekivanim kemijskim svojstvima.

To jest, formalni naboj atoma usko je povezan s molekularnom geometrijom njegove okoline i njezinom reaktivnošću unutar spoja.

Formula i kako je izračunati

Jesu li formalne optužbe dodijeljene samovoljno? Odgovor je ne. Za to se dobit ili gubitak elektrona mora izračunati uz pretpostavku čisto kovalentnih veza, a to se postiže sljedećom formulom:

CF = (broj atomske skupine) - (broj veza koje formira) - (broj elektrona nije dijeljen)

Ako atom ima CF s vrijednošću +1, dodijeljen mu je pozitivni naboj (+); dok ako imate CF s vrijednošću -1, tada vam se dodjeljuje negativni naboj (-).

Da biste ispravno izračunali CF, potrebno je slijediti sljedeće korake:

- Pronađite u kojoj se skupini atom nalazi unutar periodnog sustava.

- Izbrojite broj veza koje formirate sa svojim susjedima: dvostruke veze (=) su vrijedne dvije, a trostruke veze tri (≡).

- Naposljetku, izbrojite broj nepodijeljenih elektrona, koji se lako mogu uočiti s Lewisovim strukturama.

Varijacije proračuna prema strukturi

S obzirom na linearnu molekulu A-B-C-D, formalni naboj za svaki atom može varirati ako je struktura, na primjer, sada napisana kao: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B, itd. To je zato što postoje atomi koji, dijeleći više elektrona (stvarajući više veza), dobivaju pozitivan ili negativan CF.

Dakle, koja od tri moguće molekularne strukture odgovara spoju ABCD? Odgovor je: onaj koji općenito ima najniže vrijednosti CF; također, onaj koji dodjeljuje negativne naboje (-) na najviše elektronegativne atome.

Ako su C i D elektronegativniji od A i B, onda dijeljenjem više elektrona oni dobivaju pozitivne formalne naboje (vidi se iz mnemoničkog pravila).

Prema tome, najstabilnija struktura, i energetski najpovoljnija, je C-A-B-D, budući da u ovom slučaju i C i B formiraju samo jednu vezu. S druge strane, struktura A-B-C-D i one koje imaju C ili B koje tvore dvije veze (-C- ili -D-) su nestabilnije.

Koja od svih struktura je najnestabilnija? A-C-D-B, jer ne samo C i D čine dvije veze, već i njihove negativne formalne naboje (-) su jedna uz drugu, što dodatno destabilizira strukturu.

Primjeri formalnih izračuna naplate

BF4- (tetrafluoroboratni ion)

Atom bor je okružen s četiri atoma fluora. S obzirom da B pripada skupini IIIA (13) nedostaju nejednaki elektroni i formira četiri kovalentne veze, njegov CF je (3-4-0 = -1). Za razliku od F, element skupine VIIA (17), njegov CF je (7-6-1 = 0).

Za određivanje naboja iona ili molekule dovoljno je dodati pojedinačne CF-e atoma koji ga čine: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Međutim, CF za B nema pravo značenje; to jest, najveća elektronska gustoća se ne nalazi na tome. Zapravo, ova elektronska gustoća je raspodijeljena na četiri atoma F, mnogo više elektronegativni element od B.

BEH2 (Berilijev hidrid)

Atom berilija spada u skupinu IIA (2), formira dvije veze i, opet, nema dijeljene elektrone. Dakle, CF za Be i H su:

CFbiti= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Učitaj BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (ugljikov monoksid)

Njegova Lewisova struktura može biti predstavljena kao: C≡O: (iako ima druge rezonantne strukture). Ponavljajući izračun CF, ovaj put za C (iz grupe PDV-a) i O (iz grupe VIA), imamo:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Ovo je primjer kada formalne optužbe nisu u skladu s prirodom elemenata. O je elektronegativniji od C i stoga ne smije imati pozitivan.

Ostale strukture (C = O i (+)OO(-)), iako su u skladu s koherentnom raspodjelom pristojbi, one nisu u skladu s pravilom okteta (C ima manje od osam valentnih elektrona).

NH4+ (ion amonij), NH3 i NH2- (amidni ion)

dok više elektrona dijeli N, pozitivniji je njegov CF (sve do amonijevog iona, budući da nema raspoloživu energiju da formira pet veza).

Primjenjujući također izračune za N u amonijevom ionu, amonijak i amidurov ion, tada imamo:

CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)

CF = 5-3-2 = 0 (NH3)

I na kraju:

CF = 5-2-4 = -1 (NH2-)

To jest, u NH2- N ima četiri elektrona koja se ne dijele, i dijeli sve kada formira NH4+. CF za H jednako je 0 i stoga se njihov izračun sprema.

reference

  1. James. (2018.). Ključna vještina: Kako izračunati formalno zaduženje. Preuzeto 23. svibnja 2018. iz: masterorganicchemistry.com
  2. Dr. Ian Hunt. Odjel za kemiju Sveučilišta u Calgaryju. Formalne pristojbe. Preuzeto 23. svibnja 2018. iz: chem.ucalgary.ca
  3. Formalne pristojbe. [PDF]. Preuzeto 23. svibnja 2018. od: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formalna naplata. Preuzeto 23. svibnja 2018., iz: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Learning, str. 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četvrto izdanje, str. 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. kolovoza 2010.) Formalno opterećenje. Preuzeto 23. svibnja 2018., s adrese: quimica.laguia2000.com