- Kvalitativne prednosti korištenja formalnog tereta
- Formula i kako to izračunati
- Varijacije izračuna prema strukturi
- Primjeri formalnog izračuna opterećenja
- BF
- BEH
- CO (ugljični monoksid)
- NH
- Reference
Formalno punjenja (CF) je onaj koji je dodijeljen atom molekule ili iona, koji omogućuje da se objasni svoje strukture i kemijskih svojstava temelje na njoj. Ovaj koncept podrazumijeva razmatranje maksimalnog karaktera kovalencije u vezi AB; to jest, par elektrona se dijeli podjednako između A i B.
Da bismo razumjeli gore, donja slika prikazuje dva povezana atoma: jedan je označen slovom A, a drugi slovom B. Kao što se može vidjeti, u presjeku krugova formira se veza s parom ":". U ovoj heteronuklearnoj molekuli, ako A i B imaju jednake elektronegativnosti, par ":" ostaje jednako udaljen od A i B.
Međutim, kako dva različita atoma ne mogu imati identična svojstva, par ":" privlači onaj koji je više negativan. U ovom slučaju, ako je A elektronegativniji od B, par ":" je bliži A nego B. Suprotno se događa kada je B više negativan od A, a sada se približava ":" B.
Dakle, da biste formalnim troškovima dodijelili i A i B, potrebno je razmotriti prvi slučaj (onaj na vrhu slike). Ako bi se čisto kovalentna veza AB prekinula, dogodio bi se homolitički prekid, stvarajući slobodne radikale A i · B.
Kvalitativne prednosti korištenja formalnog tereta
Elektroni nisu fiksni, kao u prethodnom primjeru, već putuju i gube se kroz atome molekule ili iona. Ako se radi o dijatomskoj molekuli, zna se da par ":" mora biti dijeljen ili lutati između oba atoma; isto se događa u molekuli tipa ABC, ali s većom složenošću.
Međutim, kada proučavamo atom i pretpostavljamo stovalentnu kovalenciju u svojim vezama, lakše je utvrditi dobiva li ili gubi elektrone u spoju. Da biste odredili taj dobitak ili gubitak, svoje bazalno ili besplatno stanje morate usporediti s vašim elektroničkim okruženjem.
Na taj je način moguće dodijeliti pozitivan 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 smjestiti, ti formalni (+) i (-) naboji na strukturi u većini slučajeva odgovaraju očekivanim kemijskim svojstvima.
Odnosno, formalni naboj atoma usko je povezan s molekularnom geometrijom njegove okoline i njegovom reaktivnošću unutar spoja.
Formula i kako to izračunati
Jesu li formalne optužbe dodijeljene proizvoljno? Odgovor je ne. Za to se dobitak ili gubitak elektrona mora izračunati pretpostavljanjem čisto kovalentnih veza, a to se postiže sljedećom formulom:
CF = (grupni broj atoma) - (broj veza koje tvori) - (broj neobjavljenih elektrona)
Ako atom ima CF s vrijednošću +1, dodijeljen mu je pozitivan naboj (+); dok ako imate CF s vrijednošću -1, tada mu se dodjeljuje negativni naboj (-).
Da biste pravilno izračunali CF, morate slijediti sljedeće korake:
- Pronađite u kojoj se grupi nalazi atom u periodičnoj tablici.
- Prebrojite broj obveznica koje on formira kod svojih susjeda: dvostruke obveznice (=) vrijede dvije, a trostruke obveznice vrijedne tri (≡).
- Na kraju, prebrojite broj neobrijanih elektrona, što se lako može promatrati kod Lewisovih struktura.
Varijacije izračuna prema strukturi
S obzirom na linearnu molekulu ABCD, formalni naboji za svaki atom mogu se razlikovati ako je, primjerice, struktura zapisana kao: BCAD, CABD, ACDB itd. To je zato što postoje atomi koji, dijeljenjem više elektrona (formiranjem više veza), stječu pozitivne ili negativne CF-e.
Dakle, koja od tri moguće molekularne strukture odgovara spoju ABCD? Odgovor je: onaj koji obično ima najniže vrijednosti CF; isto tako onaj koji dodjeljuje negativne naboje (-) većini elektronegativnih atoma.
Ako su C i D elektronegativniji od A i B, tada dijeljenjem više elektrona oni posljedično dobivaju pozitivne formalne naboje (gledano iz mnemološkog pravila).
Dakle, najstabilnija struktura, i ona koja je najviše energetski favorizirana, je CABD, jer u ovom i C i B oblikuju samo jednu vezu. S druge strane, ABCD struktura i one koje imaju C ili B koje formiraju dvije veze (–C– ili –D–) su nestabilnije.
Koja je od svih struktura najnestabilnija? ACDB, jer ne samo da C i D tvore dvije veze, nego i njihovi formalni negativni naboji (-) su jedan do drugoga, što dodatno destabilizira strukturu.
Primjeri formalnog izračuna opterećenja
BF
Atom bora okružen je sa četiri atoma fluora. Budući da B pripada skupini IIIA (13), nedostaje mu neškodovanih elektrona i formira četiri kovalentne veze, njegov CF je (3-4-0 = -1). S druge strane, za F, element grupe VIIA (17), njegov CF je (7-6-1 = 0).
Za određivanje naboja iona ili molekule dovoljno je dodati pojedinačni CF atoma koji ga čine: (1 (-1) + 4 (0) = -1).
Međutim, CF za B nema stvarno značenje; odnosno najviša gustoća elektrona na njemu ne prebiva. U stvarnosti, ta gustoća elektrona raspoređena je prema četiri atoma F, elementu koji je mnogo više negativan od B.
BEH
Atom berilija spada u skupinu IIA (2), tvori dvije veze i nedostaje im, opet, neslomljeni elektroni. Dakle, CF za Be i H su:
CF Be = 2-2-0 = 0
CF H = 1-1-0 = 0
Učitajte BeH 2 = 1 (0) + 2 (0) = 0
CO (ugljični monoksid)
Njegova Lewisova struktura može se predstaviti kao: C≡O: (iako ima i druge rezonantne strukture). Ponavljajući izračun CF, ovaj put za C (grupe IVA) i O (grupe VIA), imamo:
CF C = 4-3-2 = -1
CF 0 = 6-3-2 = +1
Ovo je primjer gdje formalni naboji ne odgovaraju prirodi elemenata. O je elektronegativniji od C i stoga ne bi trebao nositi pozitivnu.
Ostale strukture (C = O i (+) CO (-)), iako su u skladu s koherentnom dodjelom naboja, nisu u skladu s oktetnim pravilom (C ima manje od osam valentnih elektrona).
NH
više elektrona N dijeli, pozitivniji je njegov CF (čak i amonijev ion, budući da on nema raspoloživu energiju da formira pet veza).
Podjednako primjenjujući izračune za N u amonijevom ionu, amonijaku i amidnom ionu, tada imamo:
CF = 5-4-0 = +1 (NH 4 +)
CF = 5-3-2 = 0 (NH 3)
I konačno:
CF = 5-2-4-1 (NH 2 -)
Odnosno, u NH 2 - N ima četiri neobrijana elektrona i dijeli ih sve kad formira NH 4 +. CF za H jednak je 0 i stoga se vaš izračun sprema.
Reference
- James. (2018.). Ključna vještina: kako izračunati formalnu naknadu. Preuzeto 23. svibnja 2018. s: masterorganicchemistry.com
- Dr. Ian Hunt. Odjel za kemiju, Sveučilište u Calgaryu. Svečane optužbe. Preuzeto 23. svibnja 2018. s: chem.ucalgary.ca
- Svečane optužbe., Preuzeto 23. svibnja 2018. s: chem.ucla.edu
- Jeff D. Cronk. Formalno punjenje. Preuzeto 23. svibnja 2018. s: guweb2.gonzaga.edu
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje, str 268-270.
- Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje., Str. 38). Mc Graw Hill.
- Monica Gonzalez. (10. kolovoza 2010.). Formalno punjenje. Preuzeto 23. svibnja 2018. s: quimica.laguia2000.com