Mitkä ovat typpioksidin oikeat resonanssirakenteet?

Ensinnäkään kumpikaan testiäsi piirtämäsi resonanssirakenne ei ole mahdollinen, koska ne molemmat rikkovat oktettisääntöä. vasemmalla, vasemmalla oleva $ \ ce {N} $ hallitsee vain kuutta elektronia, eikä sitä ole olemassa tässä muodossa. Oikeanpuoleinen rakenne ei ole mahdollista, koska $ \ ce {N} $ -keskus osallistuu viiteen joukkolainaan, mitä $ \ ce {N} $ ei voi tehdä. Lainojen enimmäismäärä, joihin $ \ ce {N} $ voi osallistua, on 3 (kovalenttinen sidonta – kuten $ \ ce {NH3} $) tai 4 (koordinaattisidos – kuten $ \ ce {NH4 +} $).

Niin kauan kuin täytät oktettisäännön (tai ainakin mahdollisimman hyvin – tässä on joitain poikkeuksia ) ja haluat tarkistaa vakauden piirtämäsi molekyylin, käytä yksinkertaisesti kaavaa muodolliseen lataukseen. Tämän antaa yhtälö:

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

Missä $ \ mathrm {FC} $ on muodollinen varaus, $ \ mathrm {V} $ on valenssielektronien määrä, joka tarkasteltavalla atomilla yleensä on, $ \ mathrm {N_B} $ on sitoutumattomien elektronien lukumäärä ja $ \ mathrm {B} $ on atomien kovalenttisessa sidoksessa jaettujen elektronien määrä. Jos molekyyli on vakaa, kunkin substituenttiatomin muodollisten varausten summan tulisi olla 0. Jos testaisit tämän kaikilla resonanssirakenteilla, jotka testi tarjoaa vastauksina, huomaat, että tämä pitää paikkansa.

Kommentit

• ' Jos molekyyli on stabiili, kunkin substituenttiatomin muodollisten varausten summa tulisi olla 0 ' – En ' en aio edes yrittää luetella useita tapoja, joilla lause on väärä. Vaikka emme ' ymmärtäisi vakaa ta termodynaamisena terminä, se on silti väärin molekyyli-ioneille.
• @Jan A molekyyli-ioni ei ole -molekyyli , se on varattu molekyyliyksikkö ja molekyyli on määritelmänsä mukaan neutraali. Siksi ainoa virke, joka esiintyy kyseisessä lauseessa, on se, että se on tarpeeton, koska myös molekyyli on määritelmänsä mukaan aina vähintään metavakaa.

Jotta voin liittää Ringon hyvän vastauksen ja lisätä käsityksen liitostilanteesta, tein laskelman teorian DF-BP86 / def2-SVP tasolla. Koska tämä on lineaarinen molekyyli, symmetriarajoituksia on. Sen pisteryhmä on $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, mikä tarkoittaa, että on degeneroituneita kiertoratoja. Kuten näemme, nämä vastaavat $ \ pi $ -sidoksia. Tässä on kuva valenssin kiertoradakaavasta:

Orbitaalit 1-3 ovat ydinorbitaaleja (1s) MO 4 vastaa $ \ ce {ON} ~ \ sigma $ -sidosta. On huomionarvoista, että tämä joukkovelkakirja on paikallistettu ja kuvaa myös osan $ \ ce {NN} ~ \ sigma $ -sidoksesta. tämä pätee MO 5: een, mutta päinvastoin. MO 6: ssa voimme nähdä lo: n läsnäolon ne pari hapessa. MO: t 7 ja 8 kuvaavat kahta delokalisoitua $ \ pi $ -sidosta, jotka sitoutuvat kaikkien yhdisteen atomien suhteen. MO 9: llä on pääasiassa yksinäinen pari ja se sijaitsee terminaalisessa typessä. Tho HOMO: t ovat myös $ \ pi $ kiertoradat, jotka sitoutuvat $ \ ce {N-N} $: een ja anti-bonding suhteessa $ \ ce {O-N} $: iin. Tämä merkitsee jonkin verran yksinäistä parihahmoa myös näille kiertoradoille. Huomaa, että keskityyppissä ei ole kiertorataa, jolla olisi yksinäinen pari.

Analysoin edelleen aaltofunktiota luonnollisen sidoksen orbitaaliteorian avulla. Tämä menetelmä lokalisoi orbitaalit (ja elektronitiheyden) ja vertaa sitä tietyn Lewis-rakenteen ihanteelliseen elektronitiheyteen. Suuret prosenttiosuudet tarkoittavat, että kokoonpano on hyvin sopusoinnussa Lewis-konseptin kanssa.

Lisäsin ehdottamasi rakenteet . Voit nähdä, että vaikka kokoonpano 1 ei ole ihanteellinen Lewis-rakenne, se hyväksyy silti tietyn kohdan Lewis-konseptin kanssa.Jos joku tekisi tiukemman lähestymistavan Valence Bond -teorian kanssa, odotan, että tällä rakenteella on (ainakin vähäinen) vaikutus yleiseen sidostilanteeseen. Tämän rakenteen perusvika on elektronisekstetti terminaalisessa typessä, kuten Ringo jo mainitsi. Tämän rakenteen positiivinen puoli on, että se ei tarvitse muodollisia maksuja. En pidä tätä rakennetta vääränä.
Toinen rakenne ei kuitenkaan ole oikea. Tämä voi olla olemassa vain innoissaan tilassa. Typen ympärillä voi olla sitoutumatta enintään kahdeksan elektronia.
Kolmas rakenne on ihanteellinen rakenne, so. Odotan, että sillä on suurin vaikutus yleiseen sitoutumiseen.
Rakenne 3 ottaa huomioon siirtymisvaikutukset ja on yksi tärkeimmistä panoksista molekyylin yleiseen resonanssin stabiloitumiseen. Pohjimmiltaan voit nähdä tämän luonteen yllä olevissa MO: ssa 7 ja 8.

Viimeinen rakenne ( 5 ) yrittää samaa, mutta minun makuni mukaan tämä on hieman haettu. Se on edelleen jonkin verran sopusoinnussa Lewis-konseptin kanssa, mutta kuten konfiguraatiosta 1 , odotan vain pienemmän panoksen.