Formell belastning

Vad är den formella belastningen?

De Formell belastning (CF) är en som tilldelas en atom av en molekyl eller jon, som gör det möjligt att förklara dess strukturer och kemiska egenskaper beroende på detta. Detta koncept innebär hänsyn till den maximala karaktären av kovalens i A-B-länken; det vill säga att elektronparet delas lika mellan A och B.

För att förstå ovanstående i den nedre bilden visas två länkade atomer: en avsedd med bokstav A och den andra med bokstav B. Som man kan se, bildas en koppling till paret vid avlyssningen av cirklar ":". I denna heteronukleära molekyl, om A och B har lika elektronegativitet vridmomentet ":" förblir lika.

Med tanke på att två olika atomer inte kan ha identiska egenskaper, lockas paret ":". I det här fallet, om A är mer elektronegativt än B, är paret ":" närmare B. Det motsatta inträffar när B är mer elektronegativ än A, närmar sig nu ":" A B.

Sedan, för att tilldela formella avgifter både A och B, är det nödvändigt att överväga det första fallet (det ovanför bilden). Om den rent kovalenta länken A-B bröt skulle en homolitisk uppdelning inträffa och generera fria radikaler A · och · B.

Kvalitativa fördelar med användning av formell belastning

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

Men när en atom studeras och antar hundra procent kovalens i sina länkar är det lättare att fastställa om det inom föreningen vinner eller tappar elektroner. För att bestämma denna förstärkning eller förlust måste ditt basala eller fria tillstånd jämföras med din elektroniska miljö.

På detta sätt är det möjligt att tilldela en positiv belastning (+) om atomen tappar en elektron, eller en negativ belastning (-) när en elektron tvärtom vinner (skyltarna måste skrivas inuti en cirkel).

Även om elektronerna inte kan lokaliseras exakt, justeras dessa formella belastningar (+) och (-) i strukturerna i de flesta fall till de förväntade kemiska egenskaperna.

Det vill säga den formella belastningen av en atom är nära besläktad med molekylgeometri i dess miljö och reaktivitet i föreningen.

Formel och hur man beräknar den

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

CF = (Atom Gruppnummer) - (Antal länkar som formar) - (Antal packade elektroner)

Om atomen har en CF med ett värde av +1 tilldelas en positiv belastning ( +); Även om du har en CF med ett värde av -1, tilldelas det sedan en negativ belastning ( -).

För att korrekt beräkna CF måste stegen följas nedan:

• Hitta vilken grupp som är atomen inom det periodiska tabellen.
• Räkna antalet länkar som bildas med sina grannar: de dubbla länkarna (=) är värda två och trippellänkarna är värda tre (≡).
• Slutligen räknar antalet elektroner som inte delas, vilket lätt kan observeras med Lewis -strukturer.

Beräkningsvariationer enligt strukturen

Med tanke på den linjära molekylen A-B-C-D kan formella belastningar för varje atom variera om strukturen, till exempel, nu är skriven som: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B, etc. Detta beror på att det finns atomer som genom att dela fler elektroner (formulär fler bindningar), förvärva positiv eller negativ CF.

Så vilken av de tre möjliga molekylstrukturerna motsvarar ABCD -föreningen? Svaret är: den som i allmänhet har de lägsta CF -värdena; Också den som tilldelar negativa belastningar (-) till de mest elektronegativa atomerna.

Om C och D är mer elektronegativa än A och B, genom att dela fler elektroner, förvärvar de följaktligen positiva formella belastningar (sett från en mnemonisk regel).

Således är den mest stabila strukturen och den mest energin gynnade C-A-B-D, eftersom de i både C och B endast bildar en länk. Å andra sidan är strukturen A-B-C-D och de som har A C eller B som bildar två länkar (-C- eller -D-), mer instabila.

Vilka 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 belastningar (-) ligger intill varandra, vilket ytterligare destabiliserar strukturen.

Exempel på formella belastningsberäkningar

Bf₄^- (Tetrafluoroborato jon)

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

För att bestämma belastningen på jonen eller molekylen räcker det för att lägga till de enskilda CFS i atomerna som komponerar den: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF för B har emellertid ingen verklig betydelse; Detta handlar om detta inte bor den största elektroniska densiteten. Egentligen fördelas denna elektroniska densitet till de fyra F -atomerna, mycket mer elektronegativt element än B.

Bete₂ (Berylliumhydrid)

Berylliumatomen tillhör grupp IIA (2), bildar två länkar och saknar återigen av inte delade elektroner. Således är CF för BE och H är:

Jfr_Vara= 2-2-0 = 0

Jfr_H= 1-1-0 = 0

Förelastning₂= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (kolmonoxid)

Dess Lewis -struktur kan representeras som: C≡O: (även om den presenterar andra resonansstrukturer). Upprepa beräkningen av CF, den här gången för C (av momsgruppen) och O (av via gruppen), har du:

Jfr_C= 4-3-2 = -1

Jfr_ANTINGEN= 6-3-2 = +1

Detta är ett exempel där formella avgifter inte passar elementens natur. OR är mer elektronegativ än C och bör därför inte ha en positiv.

De andra strukturerna (C = O och ⁽⁺Co^(-)), även om de uppfyller den sammanhängande fördelningen av belastningarna, kommer de inte att följa oktetregeln (C har mindre än åtta elektroner i Valencia).

Nh₄⁺ (jon ammonium), NH₃ och NH₂^- (amidurojon)

Ju fler elektroner delar n, desto mer positiv är dess CF (till ammoniumjonen, eftersom den inte har någon energitillgänglighet att bilda fem bindningar).

Tillämpa också beräkningarna för N -ammonium, ammoniak och amidurojon, har sedan:

CF = 5-4-0 = +1 (NH₄⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH₃)

Och slutligen:

CF = 5-2-4 = -1 (NH₂^-)

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