Formell belastning

Hva er den formelle belastningen?

De Formell belastning (CF) er en som er tilordnet et atom i et molekyl eller ion, som gjør det mulig å forklare dets strukturer og kjemiske egenskaper avhengig av dette. Dette konseptet innebærer hensynet til den maksimale karakteren av kovalens i A-B-lenken; det vil si at elektronparet deles likt mellom a og b.

For å forstå ovennevnte i det nedre bildet vises to koblede atomer: den ene utpekt med bokstav A og det andre med bokstav B. Som det kan sees, dannes det i avskjæringen av sirkler en kobling med paret ":". I dette heteronukleære molekylet, hvis a og b har like elektronegativiteter dreiemomentet ":" forblir like mye A og B.

Imidlertid, gitt at to forskjellige atomer ikke kan ha identiske egenskaper, er paret ":" tiltrekkes som det er mer elektronegativ. I dette tilfellet, hvis A er mer elektronegativ enn B, er paret “:” nærmere B B. Det motsatte oppstår når B er mer elektronegativ enn A, nå nærmer seg ":" A B.

Deretter, for å tildele formelle kostnader både A og B, er det nødvendig å vurdere den første saken (den over bildet). Hvis den rent kovalente koblingen A-B brøt, ville et homolitisk oppbrudd oppstå, og generere frie radikaler A · og · B.

Kvalitative fordeler ved bruk av formell belastning

Elektronene er ikke faste, som i forrige eksempel, men de reiser og går tapt av atomene i molekylet eller ionet. Hvis det er et diatomisk molekyl, er det kjent at paret ":" må deles eller vandre mellom begge atomene; Det samme skjer i et molekyl av type A-B-C, men med større kompleksitet.

Men når et atom blir studert og antar hundre prosent kovalens i koblingene, er det lettere å fastslå om i forbindelsen vinner eller mister elektroner. For å bestemme denne gevinsten eller tapet, må basal- eller frie tilstand sammenlignes med det elektroniske miljøet ditt.

På denne måten er det mulig å tilordne en positiv belastning (+) hvis atomet mister et elektron, eller en negativ belastning (-) når tvert imot et elektron vinner (skiltene må skrives i en sirkel).

Selv om elektronene ikke kan lokaliseres nøyaktig, justeres disse formelle belastningene (+) og (-) i strukturene i de fleste tilfeller til de forventede kjemiske egenskapene.

Det vil si at den formelle belastningen på et atom er nært beslektet med molekylarometrien i omgivelsene og reaktiviteten i forbindelsen.

Formel og hvordan du beregner den

Er formelle belastninger vilkårlig tildelt? Svaret er nei. For dette må forsterkningen eller tapet av elektroner beregnes ved å anta rent kovalente bindinger, og dette oppnås gjennom følgende formel:

CF = (Atom Group Number) - (Antall koblinger som former) - (Antall utpakkede elektroner)

Hvis atomet har en CF med en verdi på +1, tildeles en positiv belastning ( +); Selv om du har en CF med en verdi på -1, tildeles den en negativ belastning ( -).

For å beregne CF riktig, må trinnene følges nedenfor:

• Finn hvilken gruppe som er atomet innen den periodiske tabellen.
• Tell antall lenker som dannes med naboene: Double Links (=) er verdt to, og trippelkoblingene er verdt tre (≡).
• Til slutt teller antall elektroner som ikke er delt, noe som lett kan observeres med Lewis -strukturer.

Beregningsvariasjoner i henhold til strukturen

Gitt det lineære molekylet A-B-C-D, kan formelle belastninger for hvert atom variere hvis strukturen for eksempel nå er skrevet som: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B, etc. Dette er fordi det er atomer som ved å dele flere elektroner (danner flere bindinger), skaffer seg positiv eller negativ CF.

Så hvilke av de tre mulige molekylære strukturer tilsvarer ABCD -forbindelsen? Svaret er: den som generelt har de laveste CF -verdiene; Også den som tildeler negative belastninger (-) til de mest elektronegative atomer.

Hvis C og D er mer elektronegativ enn A og B, så ved å dele flere elektroner, får de følgelig positive formelle belastninger (sett fra en mnemonisk regel).

Dermed er den mest stabile strukturen, og den mest energi som er favorisert, C-A-B-D, siden de både C og B bare danner en lenke. På den annen side er strukturen A-B-C-D og de som har en C eller B som danner to lenker (-c- eller -d-), mer ustabile.

Hvilken av alle strukturer er den mest ustabile? A-C-D-B, fordi ikke bare C og D danner to koblinger, men også deres negative formelle belastninger (-) ligger ved siden av hverandre, og destabiliserer strukturen ytterligere.

Eksempler på formelle belastningsberegninger

Bf₄^- (Tetrafluoroborato -ion)

Boratom er omgitt av fire fluoratomer. Siden B tilhører gruppe IIIA (13) mangler ikke delte elektroner og danner fire kovalente bindinger, er dets CF (3-4-0 = -1). I stedet for F, elementet i gruppe VIIA (17), er dets CF (7-6-1 = 0).

For å bestemme belastningen på ionet eller molekylet, er det nok å tilsette de enkelte CFS på atomene som komponerer det: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF for B har imidlertid ikke en reell betydning; Dette handler om at dette ikke ligger den største elektroniske tettheten. Egentlig distribueres denne elektroniske tettheten til de fire F -atomene, mye mer elektronegativt element enn B.

Beh₂ (Beryllium hydrid)

Berylliumatom tilhører gruppe IIA (2), danner to lenker og mangler igjen av ikke delte elektroner. Dermed er CF for BE og H:

Jfr_Være= 2-2-0 = 0

Jfr_H= 1-1-0 = 0

Beh Load₂= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (karbonmonoksid)

Lewis -strukturen kan representeres som: C≡O: (Selv om den presenterer andre resonansstrukturer). Gjenta beregningen av CF, denne gangen for C (av merverdiavgiftsgruppen) og O (av Via Group), har du:

Jfr_C= 4-3-2 = -1

Jfr_ENTEN= 6-3-2 = +1

Dette er et eksempel der formelle ladninger ikke passer til elementene. Eller er mer elektronegativ enn C, og bør derfor ikke bære en positiv.

De andre strukturene (C = O og ⁽⁺Co^(-)), selv om de overholder den sammenhengende tildelingen av belastningene, klarer de ikke å overholde oktettregelen (C har mindre enn åtte elektroner i Valencia).

NH₄⁺ (ion ammonium), NH₃ og NH₂^- (Amiduro -ion)

Jo flere elektroner deler n, jo mer positivt er CF (til ammoniumionet, siden det ikke har noen energitilgjengelighet å danne fem bindinger).

Bruk også beregningene for N -ammonium, ammoniakk og amiduro -ionet, og har deretter:

CF = 5-4-0 = +1 (NH₄⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH₃)

Og endelig:

CF = 5-2-4 = -1 (NH₂^-)

Det vil si i NH₂^- N har fire ikke delte elektroner, og del alt når det danner NH₄⁺. CF for H er lik 0, og derfor lagres beregningen din.