Quelles sont les structures de résonance correctes de loxyde nitreux?

Premièrement, aucune des structures de résonance que vous avez dessinées pour votre test nest possible car elles enfreignent toutes les deux la règle des octets. Pour la structure sur à gauche, le $ \ ce {N} $ le plus à gauche contrôle seulement 6 électrons, et nexistera pas sous cette forme. La structure de droite nest pas possible car le $ \ ce {N} $ central participe à 5 obligations, ce que $ \ ce {N} $ ne peut pas faire. Le nombre maximum de liaisons auxquelles $ \ ce {N} $ peut participer est de 3 (liaison covalente – comme $ \ ce {NH3} $) ou 4 (liaison de coordonnées – comme $ \ ce {NH4 +} $).

Tant que vous répondez à la règle de loctet (ou du moins du mieux que vous le pouvez – voici quelques exceptions ) et que vous souhaitez vérifier la stabilité dune molécule que vous avez dessinée, utilisez simplement la formule pour la charge formelle. Ceci est donné par léquation:

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

Où $ \ mathrm {FC} $ est la charge formelle, $ \ mathrm {V} $ est le nombre délectrons de valence que latome considéré a habituellement, $ \ mathrm {N_B} $ est le nombre délectrons non liés, et $ \ mathrm {B} $ est le nombre délectrons partagés dans une liaison covalente sur latome. Si une molécule est stable, la somme des charges formelles de chaque atome substituant doit être égale à 0. Si vous deviez tester cela sur chacune des structures de résonance que le test fournit comme réponses, vous verriez que cela est vrai.

Commentaires

• ‘ Si une molécule est stable, la somme des charges formelles de chaque atome substituant doit être 0 ‘ – Je ‘ ne vais même pas essayer dénumérer le nombre de façons dont cette phrase est erronée. Même si nous ‘ ne comprenons pas stable comme un terme thermodynamique, il est toujours faux pour les ions moléculaires.
• @Jan A un ion moléculaire nest pas une molécule , cest une entité moléculaire et une molécule est par définition neutre. Par conséquent, le seul défaut présent dans cette phrase est quelle est redondante, car une molécule est aussi par définition toujours au moins méta stable.

Pour ajouter la bonne réponse de Ringo et pour ajouter un aperçu de la situation de liaison, jai effectué un calcul sur le niveau de théorie DF-BP86 / def2-SVP. Comme il sagit dun molécule linéaire, il y a des restrictions de symétrie. Son groupe de points est $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, ce qui signifie quil y a des orbitales dégénérées. Comme nous le verrons, elles correspondent à des liaisons $ \ pi $. Voici une image du schéma des orbitales de valence:

Les orbitales 1-3 sont des orbitales de base (1s) aux éléments respectifs. MO 4 correspond à une liaison $ \ ce {ON} ~ \ sigma $. Il est à noter que cette liaison est délocalisée et décrit également une partie de la liaison $ \ ce {NN} ~ \ sigma $. De manière analogue cela vaut pour MO 5, mais linverse. Dans MO 6, nous pouvons voir la présence du lo ne paire à oxygène. Les MO 7 et 8 décrivent deux liaisons $ \ pi $ délocalisées, liées par rapport à tous les atomes du composé. MO 9 a principalement un caractère de paire solitaire et est situé au niveau de lazote terminal. Les HOMO sont aussi des orbitales $ \ pi $, liant par rapport à $ \ ce {N-N} $ et anti-liant par rapport à $ \ ce {O-N} $. Cela implique également un caractère de paire solitaire pour ces orbitales. Veuillez noter quil ny a pas dorbitale avec un caractère de paire solitaire au niveau de lazote central.

Jai analysé plus en détail la fonction donde avec la théorie orbitale des liaisons naturelles. Cette méthode localise les orbitales (et la densité électronique) et la compare à la densité électronique idéale dune structure de Lewis donnée. Des pourcentages élevés signifient que la configuration saccorde bien avec le concept de Lewis.

Jai inclus les structures que vous avez suggérées . Vous pouvez voir que si la configuration 1 nest pas une structure de Lewis idéale, elle est toujours en accord à un certain point avec le concept de Lewis.Si quelquun faisait une approche plus rigoureuse avec la théorie de Valence Bond, je mattendrais à ce que cette structure ait une contribution (au moins mineure) à la situation globale de liaison. Le défaut de base de cette structure est le sextet délectrons à lazote terminal, comme Ringo la déjà mentionné. Laspect positif de cette structure est quelle na pas besoin de frais formels. Je ne considérerais pas cette structure comme une erreur.
La seconde structure, cependant, nest pas correcte. Cela ne peut exister que dans un état excité. Lazote ne peut pas avoir plus de huit électrons se liant autour de lui.
La troisième structure est la structure idéale, cest-à-dire celle avec laccord le plus élevé. Je mattendrais à ce quil ait la plus grande contribution à la liaison globale.
La structure 3 tient compte des effets de délocalisation et est lune des contributions majeures à la stabilisation globale de la résonance de la molécule. En gros, vous pouvez voir le caractère de ceci dans les MO 7 et 8 ci-dessus.
La dernière structure ( 5 ) essaie la même chose, mais à mon goût, cest un peu tiré par les cheveux. Il est encore quelque peu daccord avec le concept de Lewis, mais comme la configuration 1 je ne mattendrais quà une contribution plus petite.

Lazote ne peut pas étendre son octet (il ne peut pas accueillir plus de huit électrons de valence). Dans les structures de résonance que vous avez dessinées, lazote et loxygène aux extrémités sont stables (sans charge), mais lazote au milieu a cinq liaisons, enfreint donc la règle ci-dessus. Ainsi, le nombre maximum de liaisons pour lazote au milieu est de quatre. Cest pourquoi latome dazote du milieu (dans la bonne réponse) a quatre liaisons mais avec une charge.

De plus, un octet étendu est généralement observé dans les éléments qui sont situés sous la deuxième période.

Commentaires

•  » Loctet étendu est utilisé pour les éléments situés sous la période 2 car ils ont d-orbitales à développer.  » Euh, quoi?! Comment liode augmente-t-il loctet alors?
• Il y a toujours une certaine attente
• Comment le brome et le chlore augmentent-ils loctet alors? Le fait est que cette déclaration est fausse ! Faux dis-je!
• […] Heck, même H a des orbitales d vacantes, mais il faut une quantité considérable dénergie pour que les électrons y parviennent. Donc, dans lensemble, cette déclaration est trompeuse … sinon totalement basée sur une fausse prémisse.
• @MARamezani: Oui, je peux être daccord avec cela; la déclaration étant incomplète. Je naborde presque jamais les éléments en fonction du nombre de leur période (ou même de leur groupe) mais plutôt en fonction de leurs positions relatives dans le tableau périodique… apparemment lusage de cela est différent dans le monde.