Az egyik vizsgadolgozatomban felmerült egy kérdés, amely felhívta a $ \ ce {N2O} $ rezonancia struktúráját.
Ezek azokat rajzoltam, de nem kaptam érdemjegyet:
A jelölési sémában a következők találhatók:
Valaki elmagyarázná, miért nem helyes az enyém?
Megjegyzések
- Kapcsolódó: antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/inorganic/faq/…
Válasz
Először sem a tesztre rajzolt rezonancia struktúrák, sem azok nem lehetségesek, mert mindkettő megsérti az oktett szabályt. a bal oldali, a bal oldali $ \ ce {N} $ csak 6 elektron vezérlése alatt áll, és ebben a formában nem létezik. A jobb oldali szerkezet nem lehetséges, mert a központi $ \ ce {N} $ 5 kötvényben vesz részt, amit a $ \ ce {N} $ nem tud megtenni. A kötvények maximális száma, amelyben $ \ ce {N} $ részt vehet, 3 (kovalens kötés – például $ \ ce {NH3} $) vagy 4 (koordináta kötés – például $ \ ce {NH4 +} $).
Amíg teljesíti az oktett szabályt (vagy legalábbis a lehető legjobban – íme néhány kivétel ), és ellenőrizni szeretné a stabilitást egy olyan molekula, amelyet rajzolt, egyszerűen használja a képletet a hivatalos töltéshez. Ezt az egyenlet adja meg:
$$ \ mathrm {FC} = \ mathrm {V} – (\ mathrm {N_B} + \ frac {\ mathrm {B}} {2}) $$
Ahol a $ \ mathrm {FC} $ a hivatalos töltés, a $ \ mathrm {V} $ az a vegyértékes elektronok száma, amelyek általában a vizsgált atomnál vannak, $ \ mathrm {N_B} $ a nem kötött elektronok száma, és $ \ mathrm {B} $ az atomok kovalens kötésében megosztott elektronok száma. Ha egy molekula stabil, akkor az egyes szubsztituens atomok formális töltésének összegének 0-nak kell lennie. Ha ezt tesztelni szeretné a rezonancia struktúrák mindegyikén, amelyet a teszt válaszként ad meg, akkor látná, hogy ez igaz.
Megjegyzések
- ' Ha egy molekula stabil, akkor az egyes szubsztituens atomok formális töltésének összegét meg kell adni. 0 ' – Én ' m nem is fogom megpróbálni felsorolni a tévedés számos módját. Még ha nem is értjük <
az stabil t mint termodinamikai kifejezést, akkor is helytelen a molekuláris ionok esetében.
Válasz
A Ringo jó válaszának hozzáfűzéséhez és a betanulási helyzet további betekintéséhez hozzáadtam egy számítást az elmélet DF-BP86 / def2-SVP szintjén. Mivel ez egy lineáris molekula, vannak szimmetriai korlátozások. Pontcsoportja $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, ami azt jelenti, hogy vannak degenerált pályák. Amint látni fogjuk, ezek megfelelnek a $ \ pi $ kötéseknek. Itt van egy kép a valencia orbitális sémáról:
Az 1-3 pályák magpályák (1s) Az MO 4 egy $ \ ce {ON} ~ \ sigma $ kötésnek felel meg. Figyelemre méltó, hogy ezt a kötést delokalizálják, és leírja a $ \ ce {NN} ~ \ sigma $ kötés egy részét is. ez érvényes az MO 5-re, de fordítva. Az MO 6-ban láthatjuk a lo jelenlétét ne pár oxigénnél. A 7. és 8. MO-k két delokalizált $ \ pi $ -kötést írnak le, amelyek a vegyület összes atomjára vonatkoznak. A MO 9 főként magányos pár jellegű, és a terminális nitrogénnél található. A HOMO-k szintén $ \ pi $ keringők, kötődnek a $ \ ce {N-N} $ -hoz és anti-bonding-ek a $ \ ce {O-N} $ -hoz. Ez némileg magában foglalja a magányos pár karakterét ezeknek a pályáknak is. Felhívjuk figyelmét, hogy a központi nitrogénatomon nincs egyetlen pár karakterű pálya.
A hullámfüggvényt tovább elemeztem a természetes kötés pályaelmélettel. Ez a módszer lokalizálja a pályákat (és az elektronsűrűséget), és összehasonlítja az adott Lewis-szerkezet ideális elektronsűrűségével. A magas százalékok azt jelentik, hogy a konfiguráció jól egyezik a Lewis-koncepcióval.
Hozzáadtam az Ön által javasolt struktúrákat . Láthatja, hogy bár az 1 konfiguráció nem ideális Lewis-struktúra, mégis egy bizonyos ponton egyetért a Lewis-koncepcióval.Ha valaki szigorúbb megközelítést alkalmazna Valence Bond elméletével, akkor azt várnám, hogy ez a struktúra (legalább kisebb mértékben) hozzájáruljon a teljes kötődési helyzethez. Ennek a szerkezetnek az alapvető hibája a terminális nitrogén elektronszekszettje, amint azt Ringo már említette. Ennek a struktúrának az a pozitív szempontja, hogy nincs szüksége hivatalos díjakra. Nem tartanám hibásnak ezt a szerkezetet.
A második szerkezet azonban nem helyes. Ez csak gerjesztett állapotban létezhet. A nitrogén körül legfeljebb nyolc elektron képes megkötni.
A harmadik szerkezet az ideális szerkezet, vagyis a legmagasabb egyezés. Arra számítok, hogy ez járul hozzá a legnagyobb mértékben a teljes kötődéshez.
A struktúra 3 a delokalizációs hatásokat fejti ki, és ez az egyik fő hozzájárulás a molekula teljes rezonancia-stabilizálásához. Alapvetően ennek jellegét láthatja a fenti 7. és 8. MO-ban.
Az utolsó szerkezet ( 5 ) ugyanazt próbálja, de az én ízlésem szerint ez egy kicsit messze van. Még mindig némileg egyetért a Lewis-koncepcióval, de a 1 konfigurációhoz hasonlóan én is csak kisebb hozzájárulásra számítanék.
Válasz
A nitrogén nem tudja kitágítani az oktettjét (nyolc vegyértéknél többet nem képes befogadni). Az általad rajzolt rezonancia struktúrákban mind a nitrogén, mind az oxigén a végén stabil (töltés nélküli), de a közepén lévő nitrogén öt kötéssel rendelkezik, ezért sérti a fenti szabályt. Tehát a közepén lévő nitrogénkötések maximális száma négy. Ezért van a középső nitrogénatom (a helyes válaszban) négy kötéssel, de töltéssel.
A kibővített oktett általában megfigyelhető azokban az elemekben is, amelyek a második periódus alatt helyezkednek el.
Megjegyzések
- " A kibővített oktettet olyan elemekhez használják, amelyek a 2. periódus alatt vannak, mivel rendelkeznek d-orbitális terjeszkedés. " Ööö, mi van ?! Hogyan bővíti akkor a jód az oktettet?
- Mindig van némi expozíció
- Hogyan tágul akkor a bróm és a klór az oktett? A lényeg az, hogy ez az állítás hibás ! Rossz mondom!
- […] A fenébe, még H-nak is van üres d pályája, de jelentős mennyiségű energiára van szükség ahhoz, hogy az elektronok oda érjenek. Összességében tehát ez az állítás félrevezető … ha nem is teljesen téves feltételezésen alapszik.
- @MARamezani: Igen, ezzel egyet tudok érteni; a nyilatkozat hiányos. Alig foglalkozom valaha az elemekkel a korszakuk (vagy akár a csoportjuk) száma alapján, inkább a periódusos rendszerben elfoglalt relatív helyzetük alapján … ennek garantált használata világszerte eltér.