FORMELE AANKLACHT: FORMULE, HOE DEZE TE BEREKENEN EN VOORBEELDEN - CHEMIE - 2026

De formele lading (CF) is er een die is toegewezen aan een atoom van een molecuul of ion, waardoor de structuren en chemische eigenschappen ervan kunnen worden verklaard. Dit concept impliceert de overweging van het maximale karakter van covalentie in de obligatie AB; dat wil zeggen, het paar elektronen wordt gelijkelijk verdeeld tussen A en B.

Om het bovenstaande te begrijpen, toont de onderstaande afbeelding twee verbonden atomen: de ene aangeduid met de letter A en de andere met de letter B. Zoals te zien is, wordt in het snijpunt van de cirkels een band gevormd met het paar ":". Als in dit heteronucleaire molecuul A en B gelijke elektronegativiteiten hebben, blijft het paar ":" op gelijke afstand van zowel A als B.

Aangezien twee verschillende atomen echter geen identieke eigenschappen kunnen hebben, wordt het ":" -paar aangetrokken tot het atoom dat meer elektronegatief is. In dit geval, als A meer elektronegatief is dan B, is het paar ":" dichter bij A dan bij B. Het tegenovergestelde doet zich voor wanneer B meer elektronegatief is dan A en nu ":" nadert naar B.

Dus om de formele beschuldigingen aan zowel A als B toe te wijzen, is het noodzakelijk om het eerste geval te overwegen (het geval bovenaan de afbeelding). Als de zuiver covalente binding AB zou breken, zou een homolytische breuk optreden, waardoor de vrije radicalen A · en · B ontstaan.

Kwalitatieve voordelen van het gebruik van formele vracht

De elektronen zijn niet gefixeerd, zoals in het vorige voorbeeld, maar reizen en gaan verloren door de atomen van het molecuul of ion. Als het een diatomisch molecuul is, is het bekend dat het paar ":" moet worden gedeeld of tussen beide atomen moet zwerven; hetzelfde gebeurt in een molecuul van het ABC-type, maar met grotere complexiteit.

Wanneer je echter een atoom bestudeert en uitgaat van een covalentie van honderd procent in zijn bindingen, is het gemakkelijker om vast te stellen of het elektronen binnen de verbinding wint of verliest. Om deze winst of verlies te bepalen, moet uw basale of vrije toestand worden vergeleken met uw elektronische omgeving.

Op deze manier is het mogelijk om een ​​positieve lading (+) toe te kennen als het atoom een ​​elektron verliest, of een negatieve lading (-) als het daarentegen een elektron krijgt (de tekens moeten in een cirkel worden geschreven).

Dus hoewel elektronen niet exact kunnen worden gelokaliseerd, voldoen deze formele (+) en (-) ladingen op structuren in de meeste gevallen aan de verwachte chemische eigenschappen.

Dat wil zeggen, de formele lading van een atoom hangt nauw samen met de moleculaire geometrie van zijn omgeving en zijn reactiviteit binnen de verbinding.

Formule en hoe deze te berekenen

Worden formele aanklachten willekeurig toegewezen? Het antwoord is nee. Hiervoor moet de winst of het verlies van elektronen worden berekend uitgaande van puur covalente bindingen, en dit wordt bereikt door de volgende formule:

CF = (groepsnummer van het atoom) - (aantal bindingen dat het vormt) - (aantal niet-gedeelde elektronen)

Als het atoom een ​​CF heeft met een waarde van +1, krijgt het een positieve lading (+) toegewezen; terwijl als u een CF heeft met een waarde van -1, er een negatieve lading (-) aan wordt toegewezen.

Om de CF correct te berekenen, moeten de volgende stappen worden gevolgd:

- Zoek in welke groep het atoom in het periodiek systeem voorkomt.

- Tel het aantal bindingen dat het vormt met zijn buren: dubbele bindingen (=) zijn twee waard en drievoudige bindingen zijn drie (≡) waard.

- Tel ten slotte het aantal niet-gedeelde elektronen, dat gemakkelijk kan worden waargenomen met Lewis-structuren.

Berekeningsvariaties volgens de structuur

Gezien het lineaire molecuul ABCD kunnen de formele ladingen voor elk atoom variëren als de structuur nu bijvoorbeeld wordt geschreven als: BCAD, CABD, ACDB, enz. Dit komt omdat er atomen zijn die, door meer elektronen te delen (meer bindingen te vormen), positieve of negatieve CF's verwerven.

Dus welke van de drie mogelijke moleculaire structuren komt overeen met samengestelde ABCD? Het antwoord is: degene die doorgaans de laagste CF-waarden heeft; evenzo degene die negatieve ladingen (-) toekent aan de meest elektronegatieve atomen.

Als C en D meer elektronegatief zijn dan A en B, dan krijgen ze door meer elektronen te delen bijgevolg positieve formele ladingen (gezien vanuit een geheugenregel).

De meest stabiele structuur, en de meest energetisch begunstigde, is dus CABD, omdat hierin zowel C als B slechts één binding vormen. Aan de andere kant zijn de ABCD-structuur en die met C of B die twee bindingen vormen (–C– of –D–), instabieler.

Welke van alle structuren is het meest onstabiel? ACDB, omdat niet alleen C en D twee bindingen vormen, maar ook hun formele negatieve ladingen (-) naast elkaar liggen, waardoor de structuur verder destabiliseert.

Voorbeelden van formele belastingsberekeningen

BF

Het booratoom is omgeven door vier fluoratomen. Omdat B tot groep IIIA (13) behoort, mist het ongedeelde elektronen en vormt het vier covalente bindingen, zijn CF is (3-4-0 = -1). Aan de andere kant, voor F, een element van groep VIIA (17), is zijn CF (7-6-1 = 0).

Om de lading van het ion of molecuul te bepalen, volstaat het om de individuele CF van de atomen waaruit het bestaat op te tellen: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

De CF voor B heeft echter geen echte betekenis; dat wil zeggen, de hoogste elektronendichtheid bevindt zich er niet op. In werkelijkheid is deze elektronendichtheid verdeeld over de vier atomen van F, een element dat veel elektronegatiever is dan B.

BeH

Het berylliumatoom behoort tot groep IIA (2), vormt twee bindingen en mist wederom ongedeelde elektronen. De CF's voor Be en H zijn dus:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Laad BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (koolmonoxide)

De Lewis-structuur kan worden weergegeven als: C≡O: (hoewel het andere resonantiestructuren heeft). Als we de CF-berekening herhalen, dit keer voor C (van groep IVA) en O (van groep VIA), hebben we:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Dit is een voorbeeld waarbij de formele beschuldigingen niet in overeenstemming zijn met de aard van de elementen. O is meer elektronegatief dan C en mag daarom geen positief zijn.

De andere structuren (C = O en ⁽⁺⁾ CO ^(-) ) voldoen weliswaar aan de coherente toewijzing van ladingen, maar voldoen niet aan de octetregel (C heeft minder dan acht valentie-elektronen).

NH

hoe meer elektronen N deelt, des te positiever is zijn CF (zelfs het ammoniumion, aangezien het geen energiebeschikbaarheid heeft om vijf bindingen te vormen).

Evenals de berekeningen voor de N in het ammoniumion, ammoniak en amide-ion toepassen, hebben we dan:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺ )

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃ )

En tenslotte:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^- )

Dat wil zeggen, in NH ₂ ^- N heeft vier niet-gedeelde elektronen, en het deelt ze allemaal wanneer het NH ₄ ^{+ vormt} . De CF voor de H is gelijk aan 0 en daarom wordt uw berekening opgeslagen.

Referenties

1. James. (2018). Een belangrijke vaardigheid: hoe formele kosten te berekenen. Opgehaald op 23 mei 2018, van: masterorganicchemistry.com
2. Dr. Ian Hunt. Afdeling Chemie, Universiteit van Calgary. Formele kosten. Opgehaald op 23 mei 2018, van: chem.ucalgary.ca
3. Formele kosten. . Opgehaald op 23 mei 2018, van: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Formele aanklacht. Opgehaald op 23 mei 2018, van: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren, p 268-270.
6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde editie., P. 38). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (10 augustus 2010). Formele aanklacht. Opgehaald op 23 mei 2018, van: quimica.laguia2000.com