FORMAI DÍJ: KÉPLET, ANNAK KISZÁMÍTÁSÁNAK MÓDJA ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A formális töltés (CF) az, amely egy molekula vagy ion atomjához tartozik, amely lehetővé teszi annak szerkezetének és kémiai tulajdonságainak magyarázatát. Ez a koncepció magában foglalja az AB kötésben a kovalencia maximális karakterének megfontolását; azaz az elektronpárok egyenlően oszlanak meg az A és a B között.

A fentiek megértése érdekében az alábbi képen két összekapcsolt atom látható: az egyik A betűvel, a másik a B betűvel látható. Mint látható, a körök metszésében kötés alakul ki a ":" párral. Ebben a heteronukleáris molekulában, ha A és B azonos elektronegativitással rendelkezik, a ":" pár azonos távolságra marad mind A, mind a B helyett.

Mivel azonban két különböző atomnak nem lehet azonos tulajdonságai, a ":" pár vonzza azt, amelyik elektronegatívabb. Ebben az esetben, ha A inkább elektronegatív, mint B, akkor a ":" pár közelebb van A-hoz, mint B-hez. Ellenkező esetben fordul elő, amikor B inkább elektronegatív, mint A, most ":" -hoz közeledik B-hez.

Tehát ahhoz, hogy a formális díjakat mind az A, mind a B csoporthoz hozzárendeljük, figyelembe kell venni az első esetet (a kép tetején). Ha az AB tisztán kovalens kötés megszakad, akkor egy homolitikus törés következik be, amely az A · és · B szabad gyököket hozza létre.

A hivatalos rakomány felhasználásának minőségi előnyei

Az elektronok nem rögzülnek, mint az előző példában, hanem elmozdulnak és elvesznek a molekula vagy az ion atomjain keresztül. Ha ez egy diatómás molekula, akkor ismert, hogy a ":" párt meg kell osztani vagy vándorolni mindkét atom között; ugyanez történik az ABC típusú molekulákban, de nagyobb bonyolultsággal.

Ha azonban egy atomot tanulmányozunk, és feltételezzük, hogy százszázalékos kovalenciája van kötéseiben, könnyebb megállapítani, hogy elektronokat nyer-e vagy veszít-e a vegyület. Ennek a nyereségnek vagy veszteségnek a meghatározásához az alap- vagy a szabad állapotát összehasonlítani kell az elektronikus környezettel.

Ilyen módon pozitív töltést (+) lehet hozzárendelni, ha az atom elveszít egy elektronot, vagy negatív töltést (-), ha éppen ellenkezőleg, elektronot nyer (a jeleket körbe kell írni).

Tehát, bár az elektronokat nem lehet pontosan elhelyezni, ezek a szerkezetek formális (+) és (-) töltései a legtöbb esetben megfelelnek a várható kémiai tulajdonságoknak.

Vagyis egy atom formális töltése szorosan kapcsolódik környezetének molekuláris geometriájához és a vegyületen belüli reakcióképességéhez.

Képlet és hogyan kell kiszámítani

A hivatalos díjakat önkényesen osztják ki? A válasz nem. Ehhez az elektronok nyereségét vagy veszteségét tisztán kovalens kötések feltételezésével kell kiszámítani, és ezt az alábbi képlettel érik el:

CF = (az atom csoportszáma) - (az általuk képződött kötések száma) - (nem osztott elektronok száma)

Ha az atom CF értéke +1, akkor pozitív töltést (+) kap; míg ha CF értéke -1, akkor negatív töltés (-) lesz hozzárendelve.

A CF helyes kiszámításához a következő lépéseket kell követni:

- Keresse meg azt a csoportot, amelyben az atom megtalálható a periódusos táblázatban.

- Számolja meg a szomszédaival összeállított kötvények számát: a kettős kötvények (=) kettő, a hármas kötvények pedig három (three) értékűek.

- Végül számoljuk meg a nem megosztott elektronok számát, amelyek Lewis-struktúrákkal könnyen megfigyelhetők.

Számítási variációk a szerkezet szerint

Tekintettel az ABCD lineáris molekulara, az egyes atomok formális töltései változhatnak, ha például a szerkezetet most így írják: BCAD, CABD, ACDB stb. Ennek oka az, hogy vannak atomok, amelyek több elektron megosztásával (több kötés kialakulásával) pozitív vagy negatív CF-eket szereznek.

Tehát a három lehetséges molekulaszerkezet közül melyik felel meg az ABCD vegyületnek? A válasz: az, amelynek általában a legalacsonyabb a CF értéke; hasonlóan, amely negatív töltéseket (-) rendel a legtöbb elektronegatív atomhoz.

Ha C és D elektronegatívabbak, mint A és B, akkor több elektron megosztásával pozitív formális töltéseket szereznek (a mnemonikus szabály alapján).

Így a legstabilabb és legelőnyösebb struktúra a CABD, mivel ebben mind a C, mind a B csak egy kötést képez. Másrészt az ABCD struktúrája és azok, amelyekben C vagy B képezik két kötést (–C– vagy –D–), instabilabbak.

Az összes struktúra a legstabilabb? Az ACDB, mivel nemcsak a C és a D kötést képeznek, hanem formális negatív töltéseik (-) is szomszédosak, tovább destabilizálva a szerkezetet.

Példák a hivatalos terhelési számításokra

BF

A bóratomot négy fluoratom veszi körül. Mivel B a IIIA (13) csoportba tartozik, hiányzik nem osztott elektronok és négy kovalens kötést képez, CF értéke (3-4-0 = -1). Másrészről, a VIIA (17) csoport egyik elemének F esetében CF értéke (7-6-1 = 0).

Az ion vagy molekula töltésének meghatározásához elegendő hozzáadni az azt alkotó atomok egyedi CF-jét: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

A CF a B-nek azonban nincs valódi jelentése; vagyis a legnagyobb elektronsűrűség nem rajta helyezkedik el. A valóságban ez az elektronsűrűség eloszlik az F négy atomja felé, amely elem sokkal elektronegatívabb, mint a B.

Beh

A berilliumatom a IIA (2) csoporthoz tartozik, két kötést képez, és hiányzik ismét meg nem osztott elektronok. Így a Be és H CF-k a következők:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Töltse BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (szén-monoxid)

Lewis-szerkezete a következőképpen ábrázolható: C≡O: (bár más rezonanciaszerkezettel rendelkezik). A CF-számítás megismételésével, ezúttal a C (IVA csoport) és O (a VIA csoport) esetében:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Ez egy példa, amikor a hivatalos díjak nem felelnek meg az elemek jellegének. Az O elektronegatívabb, mint a C, ezért nem tartalmazhat pozitív értéket.

A többi szerkezet (C = O és ⁽⁺⁾ CO ^(-)), bár megfelelnek a töltések koherens hozzárendelésének, nem felelnek meg az oktet szabálynak (C kevesebb, mint nyolc valencia elektronja van).

NH

minél több elektron osztja az N-t, annál pozitívabb a CF (még az ammónium-ion, mivel nincs energiája az öt kötvény kialakításához).

Az ammónium-ion, az ammónia és az amid-ion N-re vonatkozó számításaival egyenlően alkalmazva:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃)

És végül:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^-)

Azaz, a NH ₂ ^- N négy osztatlan elektronok, és ez osztja mindegyikük amikor képez NH ₄ ⁺. A H CF CF értéke 0, tehát a számítás mentésre kerül.

Irodalom

1. James. (2018). Kulcsfontosságú készség: A hivatalos díj kiszámítása. Visszakeresve: 2018. május 23-án, a következő címen: masterorganicchemistry.com
2. Dr. Ian Hunt. A Calgary Egyetem Kémia Tanszéke. Hivatalos díjak. Visszakeresve: 2018. május 23-án, a következő címen: chem.ucalgary.ca
3. Hivatalos díjak.. Visszakeresve: 2018. május 23-án, a következő címen: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Hivatalos díj. Visszakeresve: 2018. május 23-án, a következő webhelyről: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Learning, 268–270.
6. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás, 38. o.). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (2010. augusztus 10.). Hivatalos díj. Visszakeresve: 2018. május 23-án, a következő címen: quimica.laguia2000.com