Formell belastningsformel, hur man beräknar det och exempel



den formell avgift (CF) är det som tilldelas en atom av en molekyl eller jon, vilket gör det möjligt att förklara dess strukturer och kemiska egenskaper som en funktion av den. Detta koncept innebär övervägande av kovalens maximala karaktär i länken A-B; det vill säga, paret av elektroner delas lika mellan A och B.

För att förstå ovanstående i den nedre bilden visas två atomer kopplade: en som är betecknad med bokstaven A och den andra med bokstaven B. Såsom kan ses, bildas en länk i kopplingen av cirklarna med paret ":". I denna heteronukleära molekyl, om A och B har samma elektronegativiteter, förblir paret ":" lika långtgående till både A och B.

Eftersom två olika atomer inte kan ha samma egenskaper, lockas paret ":" till det som är mer elektronegativ. I det här fallet, om A är mer elektronegativ än B, är paret ":" närmare A än B. Det motsatta sker när B är mer elektronegativ än A, närmar sig nu ":" a B.

Då, för att tilldela de formella avgifterna till både A och B, är det nödvändigt att överväga det första fallet (det som ligger ovanför bilden). Om den rent kovalenta bindningen A-B bröts skulle en homolytisk nedbrytning uppträda, vilket genererar de fria radikalerna A · och · B.

index

  • 1 Kvalitativa fördelar med användning av formell last
  • 2 Formel och hur man beräknar det
    • 2.1 Variationer av beräkningen enligt strukturen
  • 3 Exempel på formella kostnadsberäkningar
    • 3.1 BF4- (tetrafluorboratjon)
    • 3,2 BeH2 (berylliumhydrid)
    • 3,3 CO (kolmonoxid)
    • 3,4 NH4 + (ammoniumjon), NH3 och NH2- (amidjon)
  • 4 referenser

Kvalitativa fördelar med anställning av formell last

Elektronerna är inte fixerade, som i föregående exempel, men de reser och förloras av molekylerna eller jonens atomer. Om det är en diatomisk molekyl är det känt att paret ":" måste delas eller vandra mellan båda atomerna; Samma sak händer i en molekyl av typ A-B-C, men med större komplexitet.

Genom att studera en atom och antar en hundra procent kovalens i sina bindningar är det emellertid lättare att fastställa huruvida det vinner eller förlorar elektroner i föreningen. För att bestämma denna vinst eller förlust måste du jämföra din baslinje eller fri status mot din elektroniska miljö.

På så sätt är det möjligt att tilldela en positiv laddning (+) om atomen förlorar en elektron eller en negativ laddning (-) när den tvärtom får en elektron (tecknen måste skrivas inuti en cirkel).

Således, även om elektronerna inte kan lokaliseras exakt, överensstämmer dessa formella laddningar (+) och (-) i strukturerna i de flesta fall med de förväntade kemiska egenskaperna.

Det vill säga den formella laddningen av en atom är nära besläktad med molekylär geometri av sin miljö och dess reaktivitet inom föreningen.

Formel och hur man beräknar det

Är formella avgifter tilldelade godtyckligt? Svaret är nej. För detta måste förstärkningen eller förlusten av elektroner beräknas med antagande av rent kovalenta bindningar, och detta uppnås genom följande formel:

CF = (atomgruppsnummer) - (antal länkar det bildar) - (antal elektroner som inte delas)

Om atomen har en CF med ett värde av +1, tilldelas det en positiv laddning (+); medan om du har en CF med ett värde på -1, får du då en negativ laddning (-).

För att korrekt beräkna CF ska följande steg följas:

- Sök i vilken grupp atomen ligger i det periodiska bordet.

- Räkna antalet länkar du bildar med dina grannar: dubbla länkarna (=) är värda två och de trefaldiga länkarna är tre värda (≡).

- Slutligen räkna antalet odelade elektroner, vilket lätt kan observeras med Lewis strukturer.

Variationer av beräkningen enligt strukturen

Med tanke på den linjära molekylen A-B-C-D kan de formella laddningarna för varje atom variera om strukturen exempelvis skrivs nu som: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B, etc. Detta beror på att det finns atomer som förvärvar positiv eller negativ CF genom att dela mer elektroner (bilda fler obligationer).

Så vilken av de tre möjliga molekylära strukturerna motsvarar föreningen ABCD? Svaret är: en som generellt har de lägsta CF-värdena; också den som tilldelar de negativa laddningarna (-) till de mest elektronegativa atomerna.

Om C och D är mer elektronegativa än A och B, erhåller de följaktligen positiva formella avgifter (sedd från en mnemonisk regel) genom att dela mer elektroner..

Således är den mest stabila strukturen, och den mest energiregistrerade, C-A-B-D, eftersom i detta fall endast C och B bildar en enda länk. Å andra sidan är strukturen A-B-C-D och de som har C eller B bildande två bindningar (-C- eller -D-) mer instabila.

Vilken av alla strukturer är den mest instabila? A-C-D-B, eftersom inte bara C och D bildar två länkar, utan också deras negativa formella laddningar (-) ligger intill varandra, destabiliserar strukturen ytterligare.

Exempel på formella kostnadsberäkningar

BF4- (tetrafluorboratjon)

Boratomen omges av fyra fluoratomer. Eftersom B tillhör grupp IIIA (13) saknar icke-delade elektroner och bildar fyra kovalenta bindningar är dess CF (3-4-0 = -1). I motsats till F, elementet i grupp VIIA (17) är dess CF (7-6-1 = 0).

För att bestämma laddningen av jonen eller molekylen är det tillräckligt att lägga till de individuella CF-värdena hos de atomer som komponerar det: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Men CF för B har inte någon riktig betydelse; det vill säga den högsta elektroniska densiteten bor inte på detta. I själva verket distribueras denna elektroniska densitet till de fyra atomer av F, ett mycket mer elektronegativ element än B.

Beh2 (Berylliumhydrid)

Berylliumatomen tillhör grupp IIA (2), bildar två bindningar och saknar igen icke-delade elektroner. Följaktligen är CF: erna för Be och H:

CFvara= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Ladda BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (kolmonoxid)

Dess Lewis struktur kan representeras som: C≡O: (även om den har andra resonansstrukturer). Upprepa CF-beräkningen, den här tiden för C (från momsgruppen) och O (från VIA-gruppen) har vi:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Detta är ett exempel där formella avgifter inte överensstämmer med elementens natur. O är mer elektronegativ än C och bör därför inte bära en positiv.

De övriga strukturerna (C = O och (+)C-O(-)), trots att de överensstämmer med den sammanhängande fördelningen av avgifter, följer de inte oktettregeln (C har mindre än åtta valenselektroner).

NH4+ (jonammonium), NH3 och NH2- (amidjon)

medan fler elektroner delar N, är mer positivt dess CF (upp till ammoniumjonen, eftersom det inte har någon energilgänglighet att bilda fem bindningar).

Vid tillämpning av beräkningarna för N i ammoniumjonen, ammonien och amidurojonen har vi då:

CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)

CF = 5-3-2 = 0 (NH3)

Och äntligen:

CF = 5-2-4 = -1 (NH2-)

Det är, i NH2- N har fyra elektroner som inte delas och delar alla när det bildar NH4+. CF för H är lika med 0 och därför sparas deras beräkning.

referenser

  1. James. (2018). En nyckelfärdighet: Hur man beräknar formell kostnad. Hämtad den 23 maj 2018, från: masterorganicchemistry.com
  2. Dr Ian Hunt. Institutionen för kemi, University of Calgary. Formella avgifter. Hämtat den 23 maj 2018, från: chem.ucalgary.ca
  3. Formella avgifter. [PDF]. Hämtat den 23 maj 2018, från: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Formell laddning. Hämtad den 23 maj 2018, från: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, sid 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi (Fjärde upplagan., S. 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10 augusti 2010). Formell laddning. Hämtad den 23 maj 2018, från: quimica.laguia2000.com