Kapitel 8, Abschnitt 6
Lewis-Strukturen sind nützlich, um die Bindung in vielen Verbindungen zu verstehen und häufig verwendet werden, wenn die Eigenschaften der Moleküle zu diskutieren. Lewis Strukturen Zeichnung ist eine wichtige Fähigkeit, die Sie üben sollten. Um dies zu tun, sollten Sie ein reguläres Verfahren folgen. Zuerst werden wir das Verfahren, skizzieren und dann werden wir durch einige Beispiele gehen.
1.Sum die Valenzelektronen aller Atome. (Verwenden Sie das Periodensystem als notwendig, um die Anzahl der Valenzelektronen in jedem Atom zu bestimmen.) Für ein Anion, fügen Sie ein Elektron an die Summe für jede negative Ladung. Für ein Kation, ein Elektron für jede positive Ladung abzuziehen. Mach dir keine Sorgen über Spur zu halten, von denen Elektronen kommen, aus denen die Atome. Nur die Gesamtzahl ist wichtig.
Beispielaufgabe 8.7
Zeichnen Sie die Lewis-Struktur für Phosphortrichlorid PCl3.
SOLUTIONFirst. Wir fassen die Valenzelektronen. Phosphor (Gruppe 5A) hat fünf Valenzelektronen und jedes Chlor (Gruppe 7A) sieben. Die Gesamtzahl der Valenzschale Elektronen ist daher 5 # 43; (3 x 7) # 61; 26.
Zweite. wir die Atome anordnen zu zeigen, welche Atom verbunden ist, welche, und wir eine Einfachbindung zwischen ihnen ziehen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Atome angeordnet sein könnten. Jedoch in binären (Zwei-Element) -Verbindungen, wobei das erste Element in der chemischen Formel angegeben ist, durch die übrigen Atome im allgemeinen umgeben. Somit beginnen wir mit einer Skelettstruktur, die Einfachbindungen zwischen Phosphor und je Chlor zeigt:
(Es ist nicht entscheidend für die Atome in genau dieser Anordnung zu platzieren;. Lewis-Strukturen in der Regel nicht gezeichneten Geometrie zeigen jedoch ist es wichtig, richtig zu zeigen, welche Atome, an die gebunden ist.)
Praxis Übung
(A) Wie viele Valenzelektronen in der Lewis-Struktur für CH 2 Cl 2 erscheinen soll. (B) Zeichnen Sie die Lewis-Struktur. (Das Zentralatom ist C.) Antworten: (a) 20; (B)
Beispielaufgabe 8.8
Zeichnen Sie die Lewis-Struktur für HCN.
LÖSUNG Wasserstoff hat eine Valenz-Elektronenschale, Kohlenstoff (Gruppe 4A) vier, und Stickstoff (Gruppe 5A) fünf. Die Gesamtzahl der Valenzschale Elektronen ist daher 1 # 43; 4 # 43; 5 # 61; 10. Auch hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie wir wählen könnten die Atome zu arrangieren. Da Wasserstoff nur ein Elektronenpaar aufnehmen kann, ist es immer nur eine Einfachbindung mit ihr verbunden in jeder Verbindung. Diese Tatsache führt uns C H N als eine mögliche Anordnung abzulehnen. Die verbleibenden zwei Möglichkeiten sind H N C H N und C. Die erste ist die Anordnung experimentell gefunden ist. Sie könnten dieses erraten die atomare Anordnung, weil die Formel mit den Atomen, die in dieser Reihenfolge geschrieben wird. So beginnen wir mit einer Skelettstruktur, die Einfachbindungen zwischen Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff zeigt:
Praxis Übung
Zeichnen Sie die Lewis Elektronenpunktstruktur für die NO # 43; Ion. Antwort: [N O] # 43;
Beispielaufgabe 8.9
Zeichnen Sie die Lewis-Struktur für die BrO3 # 45; Ion.
SOLUTION Bromine (Gruppe 7A) hat sieben Valenzelektronen und Sauerstoff (Gruppe 6A) sechs. Ein zusätzliches Elektron hinzugefügt wird für das Ion Konto A 1 # 45 aufweist; berechnen. Die Gesamtzahl der Valenzschale Elektronen ist daher 7 # 43; (3 × 6) # 43; 1 # 61; 26, die gleiche Zahl, die wir für PCl3 in Beispielaufgabe 8.7 gefunden. in den Einfachbindungen und die Verteilung der freien Elektronenpaare nach dem Aufsetzen, haben wir
Für Oxyanionen - BrO3 # 45 ;. SO4 2 # 45 ;. NR. 3 # 45 ;. CO 3 2 # 45 ;. und so weiter - die Sauerstoffatome umgeben die zentrale nichtmetallischen Atomen. Beachten Sie hier und anderswo, dass die Lewis-Strukturen von Ionen in Klammern mit den Ladungs geschrieben werden außerhalb der Konsole an den oberen rechten Seite angezeigt.
Praxis Übung
Zeichnen Sie die Lewis-Struktur für die PO4 3 # 45; Ion.
Formale Ladung
Um die formale Ladung an einem beliebigen Atom in einer Lewis-Struktur zu berechnen, ordnen wir die Elektronen zu dem Atom, wie folgt:
1.alle der ungeteilten (nichtbindenden) Elektronen werden an das Atom zugeordnet, auf dem sie gefunden werden.
2.Half der Bindungselektronen werden an jedem Atom in der Bindung zugeordnet.
Die formale Ladung eines Atoms ist gleich der Anzahl der Valenzelektronen im isolierten Atom, minus der Anzahl der Elektronen an das Atom in der Lewis-Struktur zugeordnet.
Lassen Sie sich diese Regeln illustrieren durch die formalen Ladungen auf den C- und N-Atom in der Cyanid-Ion Berechnung, CN # 45 ;. der die Lewis-Struktur:
Wir zählen zunächst die Anzahl der Elektronen, die auf dem C-Atom. Es gibt 2 aus dem nichtbindendes Elektronenpaar und 3 von den Elektronen in der 6-Dreifachbindung bei insgesamt 5. Die Anzahl der Valenzelektronen auf einem neutralen C-Atom ist 4. Somit ist die formale Ladung auf C 4 # 45; 5 # 61; # 45 1. Für N, gibt es 2 Elektronen nichtbindender und 3 Elektronen von der Dreifachbindung. Da die Anzahl der Valenzelektronen auf einem neutralen Atom N 5 ist, ist seine formale Ladung 5 # 45; 5 # 61; 0. Somit sind die formalen Ladungen der Atome in der Struktur der Lewis CN # 45; sind:
Beachten Sie, dass die Summe der formalen Ladungen gleich die Gesamtladung auf dem Ion, 1 # 45 ;. Die formalen Ladungen auf einem Molekül oder Ion immer hinzufügen auf dem Molekül oder Ion in die Gesamtladung auf.
Man beachte, dass, da CO2 ein neutrales Molekül ist, addieren sich die formalen Ladungen in beiden Lewis-Strukturen auf Null.
Als allgemeine Regel gilt, wenn mehrere Lewis-Strukturen möglich sind, wird die stabilste, in dem (1) die Atome, die kleinste Formalladungen tragen, und (2) alle negativen Ladungen befinden sich auf dem mehrere elektronegative Atome. Somit wird die erste Lewis Struktur bevorzugt, da die CO2-Atome keine formalen Ladungen tragen.
Beispielaufgabe 8.10
Drei mögliche Lewis Strukturen des Thiocyanation, NCS # 45 ;. sind:
(A) Bestimmen der formalen Ladungen der Atome in jeder Struktur. (B), die Lewis-Struktur ist die bevorzugte?
Lösung (a) Neutral N, C und S-Atome haben 5, 4 und 6 Valenzelektronen, respectively. Durch die Regeln mit nur diskutiert wird, können wir die folgenden formalen Ladungen in den drei Strukturen bestimmen:
Als sie müssen, ergibt die Summe der formalen Ladungen in allen drei Strukturen 1 # 45 ;, die gesamte Ladung des Ions. (B) Wie in Abschnitt 8.5 diskutiert wird, ist N elektronegativer als C und S. Daher erwarten wir, dass jede negative formale Ladung am N-Atom befinden wird. Außerdem wählen wir in der Regel die Lewis-Struktur, die die formalen Ladungen der kleinsten Größe erzeugt. Aus diesen beiden Gründen ist die mittlere Struktur der bevorzugte Lewis Struktur der NCS # 45; Ion.
Praxis Übung
Was die formale Ladung auf dem O-Atom in dem Hydronium-Ion, H3 O # 43 ;. Antworten: # 43; 1