Jaké jsou správné rezonanční struktury oxidu dusného?

Za prvé, žádná z rezonančních struktur, které jste pro svůj test nakreslili, není možná, protože obě porušují pravidlo oktetu. Pro strukturu na vlevo, úplně vlevo $ \ ce {N} $ ovládá pouze 6 elektronů a v této formě nebude existovat. Struktura vpravo není možné, protože centrální $ \ ce {N} $ se účastní 5 dluhopisů, což $ \ ce {N} $ nemůže. Maximální počet dluhopisů, kterých se $ \ ce {N} $ může účastnit, je 3 (kovalentní vazba – jako $ \ ce {NH3} $) nebo 4 (koordinované vazby – jako $ \ ce {NH4 +} $).

Pokud splňujete pravidlo oktetu (nebo alespoň tak dobře, jak můžete – zde je několik výjimek ) a chcete zkontrolovat stabilitu molekuly, kterou jste nakreslili, jednoduše použijte vzorec pro formální náboj. To je dáno rovnicí:

$$ \ mathrm {FC} = \ mathrm {V} – (\ mathrm {N_B} + \ frac {\ mathrm {B}} {2}) $$

Kde $ \ mathrm {FC} $ je formální náboj, $ \ mathrm {V} $ je počet valenčních elektronů, které daný atom obvykle má, $ \ mathrm {N_B} $ je počet nevázaných elektronů a $ \ mathrm {B} $ je počet elektronů sdílených v kovalentní vazbě na atomu. Pokud je molekula stabilní, součet formálních nábojů každého atomu substituentu by měl být 0. Pokud byste to měli testovat na každé z rezonančních struktur, které test poskytuje jako odpovědi, uvidíte, že to platí.

Komentáře

• ' Pokud je molekula stabilní, měl by být součet formálních nábojů každého atomu substituentu 0 ' – ' se ani nepokusím vyjmenovat počet způsobů, jak je tato věta špatná. I když ' nerozumíme stabilní jako termodynamickému termínu, pro molekulární ionty je to stále špatné.
• @Jan A molekulární ion není molekula , je to nabitá molekulární entita a molekula je ze své podstaty neutrální. Jedinou chybou v této větě je tedy to, že je nadbytečná, protože molekula je také ze své podstaty vždy minimálně stabilní.

Chcete-li připojit dobrou odpověď Ringo a přidat další pohled na situaci spojování, provedl jsem výpočet na úrovni teorie DF-BP86 / def2-SVP. Jelikož se jedná o lineární molekula, existují omezení symetrie. Její bodová skupina je $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, což znamená, že existují zdegenerované orbitaly. Jak uvidíme, odpovídají vazbám $ \ pi $. Tady obrázek valenčního orbitálního schématu:

Orbitaly 1-3 jsou základní orbitaly (1 s) na příslušných prvcích. MO 4 odpovídá vazbě $ \ ce {ON} ~ \ sigma $. Je pozoruhodné, že tato vazba je přemístěna a popisuje také část vazby $ \ ce {NN} ~ \ sigma $. Analogicky to platí pro MO 5, ale obráceně. V MO 6 vidíme přítomnost lo ne pár kyslíku. MO 7 a 8 popisují dvě delokalizované vazby $ \ pi $, které se vážou ke všem atomům ve sloučenině. MO 9 má převážně charakter osamělého páru a nachází se na terminálním dusíku. Tho HOMO jsou také orbitály $ \ pi $, vazby s ohledem na $ \ ce {N-N} $ a anti-bonding s ohledem na $ \ ce {O-N} $. To poněkud implikuje charakter osamělého páru i pro tyto orbitaly. Vezměte prosím na vědomí, že v centrálním dusíku není žádný orbitál se znakem osamělého páru.

Dále jsem analyzoval vlnovou funkci pomocí orbitální teorie přirozené vazby. Tato metoda lokalizuje orbitaly (a elektronovou hustotu) a porovnává je s ideální elektronovou hustotou dané Lewisovy struktury. Vysoká procenta znamenají, že konfigurace dobře souhlasí s konceptem Lewis.

Zahrnul jsem struktury, které jste navrhli . Můžete vidět, že i když konfigurace 1 není ideální Lewisovou strukturou, stále souhlasí s určitým bodem s konceptem Lewis.Pokud by někdo přistoupil k přísnějšímu přístupu s teorií Valence Bonda, očekával bych, že tato struktura bude mít (alespoň menší) příspěvek k celkové situaci spojování. Základní vadou této struktury je elektronový sextet na terminálním dusíku, jak již zmínil Ringo. Pozitivní stránkou této struktury je, že nepotřebuje formální poplatky. Tuto strukturu bych nepovažoval za špatnou.
Druhá struktura však není správná. To může existovat pouze ve vzrušeném stavu. Dusík nemůže mít kolem sebe více než osm elektronů.
Třetí struktura je ideální struktura, tj. Ta s nejvyšší shodou. Očekával bych, že bude mít nejvyšší příspěvek k celkové vazbě.
Struktura 3 odpovídá účinkům delokalizace a je jedním z hlavních příspěvků k celkové rezonanční stabilizaci molekuly. V zásadě vidíte jeho charakter ve výše zmíněných MO 7 a 8.
Poslední struktura ( 5 ) zkouší totéž, ale na můj vkus je to trochu přitažené za vlasy. Stále trochu souhlasí s konceptem Lewis, ale jako konfigurace 1 bych očekával jen menší příspěvek.

Dusík nemůže rozšířit svůj oktet (nemůže pojmout více než osm valenčních elektronů). V rezonančních strukturách, které jste nakreslili, jsou dusík i kyslík na koncích stabilní (bez náboje), ale dusík uprostřed má pět vazeb, a proto porušuje výše uvedené pravidlo. Maximální počet vazeb na dusík uprostřed je tedy čtyři. Proto má střední atom dusíku (ve správné odpovědi) čtyři vazby, ale s nábojem.

Rozšířený oktet je také obecně pozorován v prvcích, které jsou umístěny pod druhou tečkou.

Komentáře

• " Rozšířený oktet se používá pro prvky, které se nacházejí pod obdobím 2, protože mají d-orbitals to expand. " Hm, co ?! Jak se potom rozšíří jód oktet?
• Vždy existuje nějaká očekávání
• Jak se pak brom a chlor rozšíří oktet? Jde o to, že toto prohlášení je chybné ! Špatně Říkám!
• […] Sakra, dokonce i H má prázdná d orbitaly, ale aby se tam dostaly elektrony, vyžaduje značné množství energie. Celkově je tedy toto tvrzení zavádějící … ne-li zcela založeno na nesprávném předpokladu.
• @MARamezani: Ano, mohu s tím souhlasit; prohlášení je neúplné. Sotva se někdy zabývám prvky založenými na počtu jejich období (nebo dokonce skupiny), ale spíše podle jejich relativních pozic v periodické tabulce … jejich použití je zjevně po celém světě jiné.