Chapitre 8, Section 6
Lewis structures sont utiles pour comprendre la liaison dans de nombreux composés et sont fréquemment utilisés lors de l'examen des propriétés des molécules. Dessin des structures de Lewis est une compétence importante que vous devez pratiquer. Pour ce faire, vous devez suivre une procédure régulière. D'abord, nous allons décrire la procédure, et nous allons passer par plusieurs exemples.
1.Sum les électrons de valence de tous les atomes. (Le tableau périodique comme nécessaire pour vous aider à déterminer le nombre d'électrons de valence de chaque atome.) Pour un anion, ajouter un électron au total pour chaque charge négative. Pour un cation, soustraire un électron pour chaque charge positive. Ne vous inquiétez pas de garder une trace des électrons proviennent de laquelle les atomes. Seul le nombre total est important.
Exemple d'exercice 8.7
Dessiner la structure de Lewis pour le trichlorure de phosphore, PCl3.
SOLUTIONFirst. nous somme les électrons de valence. Le phosphore (groupe 5A) possède cinq électrons de valence, et chaque chlore (groupe 7A) présente sept. Le nombre total d'électrons de valence-enveloppe est donc 5 # 43; (3 x 7) # 61; 26.
Seconde. nous arranger les atomes pour indiquer quel atome qui est relié à, et on trace une simple liaison entre eux. Il existe différentes façons les atomes peuvent être disposés. Cependant, dans les composés binaires (à deux éléments), le premier élément répertorié dans la formule chimique est généralement entourée par les atomes restants. Ainsi, nous commençons par une structure de squelette qui montre des liaisons simples entre le phosphore et chaque chlore:
(Il est crucial de ne pas placer les atomes dans exactement cet arrangement;. Structures de Lewis ne sont généralement pas conçue pour montrer la géométrie Cependant, il est important de montrer correctement les atomes sont liés à ce qui.)
Exercice pratique
(A) Combien d'électrons de valence doivent apparaître dans la structure de Lewis pour CH2 Cl2. (B) Dessiner la structure de Lewis. (L'atome central est C) Réponses: (a) 20; (B)
Exemple d'exercice 8.8
Dessiner la structure de Lewis pour HCN.
SOLUTION L'hydrogène a une valence électronique de coque, le carbone (groupe 4A) comporte quatre, et de l'azote (groupe 5A) présente cinq. Le nombre total d'électrons de valence-enveloppe est donc une # 43; 4 # 43; 5 # 61; 10. Encore une fois il y a différentes façons dont nous pourrions choisir d'organiser les atomes. Étant donné que l'hydrogène peut accueillir une seule paire d'électrons, il a toujours seulement une simple liaison qui lui est associée dans un composé quelconque. Ce fait nous amène à rejeter C H N comme un arrangement possible. Les deux possibilités restantes sont H N C H N et C. Le premier est l'arrangement trouvé expérimentalement. Vous avez sans doute deviné ce être l'arrangement atomique parce que la formule est écrit avec les atomes dans cet ordre. Ainsi, on commence avec une structure de squelette qui présente des liaisons simples entre un atome d'hydrogène, de carbone et de l'azote:
Exercice pratique
Dessiner la structure d'électrons de point de Lewis pour le NO # 43; ion. Réponse: [N O] # 43;
Exemple d'exercice 8.9
Dessiner la structure de Lewis pour la BrO3 # 45; ion.
SOLUTION brome (groupe 7A) possède sept électrons de valence, et l'oxygène (groupe 6A) comporte six. Un électron supplémentaire est ajouté pour tenir compte de l'ion ayant un 1 # 45; charge. Le nombre total d'électrons de valence-enveloppe est donc 7 # 43; (3 x 6) # 43; 1 # 61; 26, le même nombre que nous avons trouvé pour PCl3 dans l'échantillon exercice 8.7. Après avoir mis dans les liaisons simples et de distribution des paires d'électrons non partagés, nous avons
Pour oxyanions - BrO3 # 45 ;. SO4 2 # 45 ;. N ° 3 # 45 ;. CO3 2 # 45 ;. et ainsi de suite - les atomes d'oxygène entourent les atomes non métalliques centraux. Notez ici et ailleurs que les structures de Lewis d'ions sont écrits entre parenthèses à la charge indiqués en dehors du support en haut à droite.
Exercice pratique
Dessiner la structure de Lewis pour la PO4 3 # 45; ion.
charge officielle
Pour calculer la charge formelle sur tout atome dans une structure de Lewis, nous attribuons les électrons à l'atome comme suit:
1.All des non partagés (non liante d'électrons) sont affectés à l'atome sur lequel ils se trouvent.
2.Half des électrons de liaison sont affectés à chaque atome dans la liaison.
La charge formelle d'un atome est égal au nombre d'électrons de valence à l'atome isolé, moins le nombre d'électrons affectés à l'atome dans la structure de Lewis.
Nous allons illustrer ces règles en calculant les charges formelles sur les atomes C et N dans l'ion cyanure, CN # 45 ;. qui a la structure de Lewis:
Nous comptons d'abord le nombre d'électrons sur l'atome de carbone. Il y a deux de la paire non liante d'électrons et 3 des 6 électrons dans la triple liaison, pour un total de 5. Le nombre d'électrons de valence d'un atome neutre de C est égal à 4. Ainsi, la charge formelle sur C est 4 # 45; 5 # 61; # 45 1. N, il y a 2 électrons non liantes et 3 électrons de la triple liaison. Étant donné que le nombre d'électrons de valence d'un atome d'azote neutre est de 5, sa charge formelle est 5 # 45; 5 # 61; 0. Ainsi, les charges formelles sur les atomes dans la structure de Lewis CN # 45; sont:
Notez que la somme des charges formelles est égale à la charge globale de l'ion, 1 # 45 ;. Les charges formelles sur une molécule ou ion ajoutera toujours à la charge globale de la molécule ou ion.
Notez que parce que le CO2 est une molécule neutre, les charges formelles dans les deux structures de Lewis ajoutent à zéro.
En règle générale, lorsque plusieurs structures de Lewis sont possibles, la plus stable sera celle dans laquelle (1) les atomes portent les charges formelles les plus petites, et (2) les charges négatives se trouvent sur des atomes plus électronégatifs. Ainsi, la première structure de Lewis de CO2 est préféré parce que les atomes portent aucune accusation formelle.
Exemple d'exercice 8.10
Trois structures possibles de Lewis de l'ion thiocyanate, NCS # 45 ;. sont:
(A) déterminer les charges formelles des atomes de carbone dans chaque structure. (B) Quelle structure de Lewis est le préféré?
SOLUTION (a) neutre N, C et S sont des atomes 5, 4, et 6 électrons de valence, respectivement. En utilisant les règles nous venons de parler, nous pouvons déterminer les charges formelles suivantes dans les trois structures:
Comme ils doivent, les charges formelles dans les trois structures totalisent 1 # 45 ;, la charge globale de l'ion. (B) Comme il est indiqué à la section 8.5, N est plus électronégatif que C et S. Par conséquent, nous nous attendons à ce que toute charge formelle négative résidera sur l'atome d'azote. De plus, nous choisissons généralement la structure de Lewis qui produit les charges formelles de grandeur plus petite. Pour ces deux raisons, la structure médiane est la structure de Lewis préféré du NCS # 45; ion.
Exercice pratique
Quelle est la charge formelle sur l'atome d'O dans l'ion hydronium, H3 O # 43 ;. Répondre: # 43; 1