FORMEL LADNING: FORMEL, HVORDAN MAN BEREGNER DEN OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den formelle ladning (CF) er en, der er tildelt et atom i et molekyle eller en ion, som gør det muligt at forklare dets strukturer og kemiske egenskaber baseret på det. Dette koncept indebærer hensyntagen til den maksimale karakter af kovalens i obligationen AB; det vil sige, at paret af elektroner deles ligeligt mellem A og B.

For at forstå ovenstående viser billedet herunder to sammenkædede atomer: det ene betegnet med bogstavet A og det andet med bogstavet B. Som det kan ses, dannes der en bånd med parret ":" i afskærmningen af ​​cirklerne. I dette heteronukleare molekyle, hvis A og B har lige elektronegativiteter, forbliver paret ":" ligevægt fra både A og B.

Da to forskellige atomer ikke kan have identiske egenskaber, tiltrækkes imidlertid ":" -parret af det, der er mere elektronegativt. I dette tilfælde, hvis A er mere elektronegativt end B, er paret ":" tættere på A end B. Det modsatte sker, når B er mere elektronegativt end A, nærmer sig nu ":" til B.

Så for at tildele de formelle gebyrer til både A og B er det nødvendigt at overveje den første sag (den over billedet). Hvis den rent kovalente binding AB skulle bryde, ville en homolytisk pause forekomme, hvilket frie frie radikaler A · og · B.

Kvalitative fordele ved brugen af ​​formel fragt

Elektronerne er ikke faste, som i det foregående eksempel, men bevæger sig og går tabt gennem molekylets eller ionens atomer. Hvis det er et diatomisk molekyle, er det kendt, at parret ":" skal deles eller vandre mellem begge atomer; det samme sker i et molekyle af ABC-typen, men med større kompleksitet.

Når man studerer et atom og antager en kovalens på hundrede procent i dens bindinger, er det imidlertid lettere at bestemme, om det vinder eller mister elektroner i forbindelsen. For at bestemme denne gevinst eller tab skal din basale eller frie tilstand sammenlignes med dit elektroniske miljø.

På denne måde er det muligt at tildele en positiv ladning (+), hvis atomet mister et elektron eller en negativ ladning (-), når det tværtimod får et elektron (tegnene skal skrives i en cirkel).

Selvom elektroner ikke kan placeres nøjagtigt, svarer disse formelle (+) og (-) ladninger på strukturer i de fleste tilfælde til de forventede kemiske egenskaber.

Det vil sige, at den formelle ladning af et atom er tæt forbundet med det molekylære geometri i dets miljø og dets reaktivitet i forbindelsen.

Formel, og hvordan man beregner den

Er formelle afgifter tildelt vilkårligt? Svaret er nej. Til dette skal forøgelsen eller tabet af elektroner beregnes under forudsætning af rent kovalente bindinger, og dette opnås gennem følgende formel:

CF = (gruppens antal af atomer) - (antal bindinger, det danner) - (antal ikke delte elektroner)

Hvis atomet har en CF med en værdi på +1, tildeles det en positiv ladning (+); hvorimod hvis du har en CF med en værdi på -1, tildeles der en negativ ladning (-).

For korrekt beregning af CF skal følgende trin følges:

- Find i hvilken gruppe atomet findes i den periodiske tabel.

- Tæl antallet af obligationer, det danner med sine naboer: dobbeltobligationer (=) er værd to og tredobbelte obligationer er værd tre (≡).

- Til sidst tæller antallet af ikke-delte elektroner, som let kan observeres med Lewis-strukturer.

Beregningsvariationer i henhold til strukturen

I betragtning af det lineære molekyle ABCD kan de formelle ladninger for hvert atom variere, hvis strukturen f.eks. Nu er skrevet som: BCAD, CABD, ACDB osv. Dette skyldes, at der er atomer, der ved at dele flere elektroner (danne flere bindinger) får positive eller negative CF'er.

Så hvilken af ​​de tre mulige molekylære strukturer svarer til forbindelsen ABCD? Svaret er: den, der generelt har de laveste CF-værdier; ligeledes den, der tildeler negative ladninger (-) til de mest elektronegative atomer.

Hvis C og D er mere elektronegative end A og B, får de følgelig positive formelle ladninger ved at dele flere elektroner (set fra en mnemonisk regel).

Den mest stabile struktur og den mest energisk foretrukne er således CABD, da både C og B heri kun danner en binding. På den anden side er ABCD-strukturen og dem, der har C eller B, der danner to bindinger (–C– eller –D–), mere ustabile.

Hvilken af ​​alle strukturer er den mest ustabile? ACDB, fordi ikke kun C og D danner to bindinger, men også deres formelle negative ladninger (-) støder op til hinanden, hvilket yderligere destabiliserer strukturen.

Eksempler på formelle belastningsberegninger

BF

Boratom er omgivet af fire fluoratomer. Da B hører til gruppe IIIA (13) mangler det ikke-delte elektroner og danner fire kovalente bindinger, er dens CF (3-4-0 = -1). På den anden side for F, et element i gruppe VIIA (17), er dens CF (7-6-1 = 0).

For at bestemme ladningen af ​​ion eller molekyle er det tilstrækkeligt at tilføje den individuelle CF for atomer, der sammensætter den: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF for B har imidlertid ingen reel betydning; det vil sige, den højeste elektrondensitet bor ikke på den. I virkeligheden er denne elektrondensitet fordelt mod de fire atomer i F, et element, der er meget mere elektronegativt end B.

BEH

Berylliumatom tilhører gruppe IIA (2), danner to bindinger og mangler igen udelte elektroner. CF'erne for Be og H er således:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Indlæs BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (kulilte)

Dens Lewis-struktur kan repræsenteres som: C0O: (selvom den har andre resonansstrukturer). Gentag CF-beregningen, denne gang for C (fra gruppe IVA) og O (af gruppe VIA), vi har:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Dette er et eksempel, hvor de formelle afgifter ikke svarer til elementernes art. O er mere elektronegativt end C og bør derfor ikke være positivt.

De andre strukturer (C = O og ⁽⁺⁾ CO ^(-)), selvom de overholder den sammenhængende tildeling af ladninger, overholder ikke octetreglen (C har mindre end otte valenselektroner).

NH

jo flere elektroner N deler, jo mere positivt er dens CF (endda ammoniumion, da det ikke har energi til rådighed til at danne fem bindinger).

Ved at anvende beregningerne for N i ammoniumion, ammoniak og amidion, har vi så:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃)

Og endelig:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^-)

Det vil sige, i NH ₂ ^- N har fire ikke-delte elektroner, og det deler dem alle, når det danner NH ₄ ⁺. CF for H er lig med 0, og derfor gemmes din beregning.

Referencer

1. James. (2018). En nøgleværdighed: Sådan beregnes formel opladning. Hentet den 23. maj 2018 fra: masterorganicchemistry.com
2. Dr. Ian Hunt. Institut for Kemi, University of Calgary. Formelle gebyrer. Hentet den 23. maj 2018 fra: chem.ucalgary.ca
3. Formelle gebyrer.. Hentet den 23. maj 2018 fra: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Formel afgift. Hentet den 23. maj 2018 fra: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s 268-270.
6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave, s. 38). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (10. august 2010). Formel afgift. Hentet den 23. maj 2018 fra: quimica.laguia2000.com