Hvad er de korrekte resonansstrukturer af dinitrogenoxid?

For det første er ingen af de resonansstrukturer, du tegnede til din test, mulige, fordi de begge overtræder oktetreglen. For strukturen på den venstre, den venstre $ \ ce {N} $ har kun kontrol over 6 elektroner og vil ikke eksistere i denne form. Strukturen til højre er ikke muligt, fordi central $ \ ce {N} $ deltager i 5 obligationer, hvilket $ \ ce {N} $ ikke kan gøre. Det maksimale antal obligationer, som $ \ ce {N} $ kan deltage i, er 3 (kovalent binding – som $ \ ce {NH3} $) eller 4 (koordinatbinding – som $ \ ce {NH4 +} $).

Så længe du opfylder oktetreglen (eller i det mindste så godt du kan – her er nogle undtagelser ), og du vil kontrollere stabiliteten af et molekyle, som du har tegnet, skal du blot bruge formlen til formel ladning. Dette er givet ved ligningen:

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

Hvor $ \ mathrm {FC} $ er den formelle ladning, $ \ mathrm {V} $ er antallet af valenselektroner, som det pågældende atom normalt har, $ \ mathrm {N_B} $ er antallet af ikke-bundne elektroner, og $ \ mathrm {B} $ er antallet af elektroner, der deles i en kovalent binding på atomet. Hvis et molekyle er stabilt, skal summen af de formelle ladninger for hvert substituentatom være 0. Hvis du skulle teste dette på hver af de resonansstrukturer, som testen giver som svar, ville du se, at dette gælder.

Kommentarer

• ' Hvis et molekyle er stabilt, skal summen af de formelle ladninger for hvert substituentatom være 0 ' – Jeg ' vil ikke engang prøve at angive antallet af måder, hvorpå denne sætning er forkert. Selvom vi ikke ' ikke forstår stabil som et termodynamisk udtryk, er det stadig forkert for molekylære ioner.
• @Jan A molekylær ion er ikke et molekyle , det er et ladet molekylær enhed og et molekyle er pr. definition neutralt. Derfor er den eneste fejl, der er til stede i denne sætning, at den er overflødig, da et molekyle pr. Definition også altid er mindst metastabilt.

For at tilføje Ringos gode svar og for at tilføje mere indsigt i bondingsituationen udførte jeg en beregning på DF-BP86 / def2-SVP teoretisk niveau. Da dette er en lineært molekyle, der er symmetribegrænsninger. Dens punktgruppe er $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, hvilket betyder, at der er degenererede orbitaler. Som vi vil se svarer disse til $ \ pi $ obligationer. Her er et billede af valens orbital skema:

Orbitalerne 1-3 er kerne orbitaler (1s) ved de respektive elementer. MO 4 svarer til en $ \ ce {ON} ~ \ sigma $ -binding. Det er bemærkelsesværdigt, at denne obligation aflokaliseres og også beskriver en del af $ \ ce {NN} ~ \ sigma $ -binding. Analogt dette gælder for MO 5, men omvendt. I MO 6 kan vi se tilstedeværelsen af lo ne par ved ilt. MOs 7 og 8 beskriver to delokaliserede $ \ pi $ obligationer, der binder med hensyn til alle atomer i forbindelsen. MO 9 har hovedsagelig ensartet karakter og er placeret ved terminal nitrogen. Tho HOMOer er også $ \ pi $ orbitaler, der binder med hensyn til $ \ ce {N-N} $ og anti-binding med hensyn til $ \ ce {O-N} $. Dette indebærer noget også ensomhedsparakter for disse orbitaler. Vær opmærksom på, at der ikke er nogen orbital med enlig par-karakter ved det centrale kvælstof.

Jeg analyserede yderligere bølgefunktionen med den naturlige binding orbital teori. Denne metode lokaliserer orbitalerne (og elektrondensiteten) og sammenligner den med den ideelle elektrondensitet af en given Lewis-struktur. Høje procenter betyder, at konfigurationen stemmer godt overens med Lewis-konceptet.

Jeg inkluderede de strukturer, du har foreslået . Du kan se, at mens konfiguration 1 ikke er en ideel Lewis-struktur, er den stadig enig med et bestemt punkt i Lewis-konceptet.Hvis nogen ville gøre en mere stringent tilgang med Valence Bond-teorien, ville jeg forvente, at denne struktur (mindst et mindre) bidrag til den samlede obligationssituation. Den grundlæggende fejl ved denne struktur er elektronsekstetten ved det terminale nitrogen, som Ringo allerede har nævnt. Det positive ved denne struktur er, at den ikke har brug for formelle afgifter. Jeg ville ikke betragte denne struktur forkert.
Den anden struktur er dog ikke korrekt. Dette kan kun eksistere i en ophidset tilstand. Kvælstof kan ikke have mere end otte elektroner, der binder sig rundt.
Den tredje struktur er den ideelle struktur, dvs. den med den højeste enighed. Jeg forventer, at det har det højeste bidrag til den samlede binding.
Struktur 3 tegner sig for delokaliseringseffekter og er et af de største bidrag til den samlede resonansstabilisering af molekylet. Dybest set kan du se karakteren af dette i MOerne 7 og 8 ovenfor.
Den sidste struktur ( 5 ) prøver det samme, men for min smag er dette lidt langt hentet. Det er stadig enig med Lewis-konceptet, men ligesom konfiguration 1 ville jeg kun forvente et mindre bidrag.