Ako nakresliť Lewisovu štruktúru (výnimka z oktetového pravidla)

Výnimka z pravidla oktetu

Toto je Lewisova štruktúra ICl3. Todd Helmenstine

Lewisove bodové štruktúry sú užitočné na predpovedanie geometrie molekuly. Niekedy jeden z atómov v molekule nenasleduje oktetové pravidlo na usporiadanie elektrónu páry okolo atómu. Tento príklad používa kroky uvedené vAko nakresliť Lewisovu štruktúrunakresliť Lewisovu štruktúru molekuly, kde jeden atóm je a výnimka z oktetového pravidla .

Prehľad počítania elektrónov

Celkový počet elektrónov zobrazených v Lewisovej štruktúre je súčtom valenčných elektrónov každého atómu. Pamätajte: nevalenčné elektróny nie sú zobrazené. Po určení počtu valenčných elektrónov tu je zoznam krokov, ktoré sa bežne používajú na umiestnenie bodiek okolo atómov:

1. Spojte atómy jednoduchými chemickými väzbami.
2. Počet elektrónov, ktoré sa majú umiestniť, je t-2n , kde t je celkový počet elektrónov a n je počet jednoduchých väzieb. Umiestnite tieto elektróny ako osamelé páry, počnúc vonkajšími elektrónmi (okrem vodíka), kým každý vonkajší elektrón nebude mať 8 elektrónov. Najprv umiestnite osamelé páry na väčšinu elektronegatívnych atómov.
3. Po umiestnení osamelých párov môže centrálnym atómom chýbať oktet. Tieto atómy tvoria dvojitú väzbu. Presuňte osamelý pár, aby ste vytvorili druhú väzbu.
   otázka:
   Nakreslite Lewisovu štruktúru molekuly molekulovým vzorcom ICl₃.
   Riešenie:
   Krok 1: Nájdite celkový počet valenčných elektrónov.
   Jód má 7 valenčných elektrónov
   Chlór má 7 valenčných elektrónov
   Celkové valenčné elektróny = 1 jód (7) + 3 chlór (3 x 7)
   Celkový počet valenčných elektrónov = 7 + 21
   Celkový počet valenčných elektrónov = 28
   Krok 2: Nájdite počet elektrónov potrebných na to, aby boli atómy „šťastné“
   Jód potrebuje 8 valenčné elektróny
   Chlór potrebuje 8 valenčných elektrónov
   Celkové valenčné elektróny, ktoré majú byť „šťastné“ = 1 jód (8) + 3 chlór (3 x 8)
   Celkový počet valenčných elektrónov „šťastných“ = 8 + 24
   Celkový počet valenčných elektrónov, ktoré majú byť „šťastné“ = 32
   Krok 3: Určte počet väzieb v molekule.
   počet väzieb = (Krok 2 - Krok 1)/2
   počet väzieb = (32 - 28)/2
   počet väzieb = 4/2
   počet väzieb = 2
   Toto je ako identifikovať výnimku z oktetového pravidla . Nie je dostatok väzieb pre počet atómov v molekule. ICl₃by mal mať tri väzby na spojenie štyroch atómov dohromady. Krok 4: Vyberte centrálny atóm.
   Halogény sú často vonkajšie atómy molekuly. V tomto prípade sú všetky atómy halogény. Jód je najmenej elektronegatívne z dvoch prvkov. Použite jód ako centrálny atóm .
   Krok 5: Nakreslite a kostrová štruktúra .
   Keďže nemáme dosť dlhopisov ak chcete spojiť všetky štyri atómy, spojte centrálny atóm s ostatnými tromi tromi jednoduché dlhopisy .
   Krok 6: Umiestnite elektróny okolo vonkajších atómov.
   Doplňte oktety okolo atómov chlóru. Každý chlór by mal dostať šesť elektrónov na dokončenie svojich oktetov.
   Krok 7: Umiestnite zvyšné elektróny okolo centrálneho atómu.
   Umiestnite zvyšné štyri elektróny okolo atómu jódu na dokončenie štruktúry. Dokončená štruktúra sa objaví na začiatku príkladu.

Obmedzenia Lewisových štruktúr

Lewisove štruktúry sa prvýkrát začali používať začiatkom dvadsiateho storočia, keď chemická väzba nebola dostatočne pochopená. Elektrónové bodové diagramy pomáhajú ilustrovať elektrónovú štruktúru molekúl a chemickú reaktivitu. Ich použitie zostáva obľúbené u pedagógov chémie, ktorí zavádzajú model valenčnej väzby chemických väzieb a často sa používajú v organickej chémii, kde je model valenčnej väzby do značnej miery vhodný.

Avšak v oblastiach anorganickej chémie a organokovovej chémie sú delokalizované molekulárne orbitály bežné a Lewisove štruktúry presne nepredpovedajú správanie. Aj keď je možné nakresliť Lewisovu štruktúru pre molekulu, o ktorej je empiricky známe, že obsahuje nepárové elektróny, použitie takýchto štruktúr vedie k chybám pri odhadovaní dĺžky väzby, magnetických vlastností a aromaticity. Príklady týchto molekúl zahŕňajú molekulárny kyslík (O_dva), oxid dusnatý (NO) a oxid chloričitý (ClO_dva).

Hoci Lewisove štruktúry majú určitú hodnotu, odporúčame čitateľovi teória valenčných väzieb a molekulárnej orbitálnej teórie urobiť lepšiu prácu pri opise správania valenčných obalových elektrónov.

Zdroje

• Lever, A. B. P. (1972). „Lewisove štruktúry a oktetové pravidlo. Automatický postup na písanie kanonických formulárov.“ J. Chem. Vychovávať . 49 (12): 819. doi: 10.1021/ed049p819
• Lewis, G. N. (1916). 'Atóm a molekula.' J. Am. Chem. Soc . 38 (4): 762–85. doi: 10.1021/ja02261a002
• Miessler, G. L.; Tarr, D.A. (2003). Anorganická chémia (2. vydanie). Pearson Prentice – Hall. ISBN 0-13-035471-6.
• Zumdahl, S. (2005). Chemické princípy . Houghton-Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.