Quindi stavo controllando la struttura dellacido nitrico su Wikipedia, tuttavia non riuscivo a capire perché sembrava così perché sembrava per contraddire la seguente affermazione:
Una struttura Lewis con cariche formali piccole o nulle è preferibile a una struttura Lewis con cariche formali grandi.
Se la disegniamo come quella a destra, otteniamo sbarazzarsi di oneri formali e la struttura sarebbe più “stabile”. Perché questo concetto non funziona in questo caso?
Commenti
- Il quello a sinistra soddisfa la regola degli 8 elettroni (qualcosa del genere …)
- Sì, ma lascia che ‘ dia unocchiata a un altro esempio: H3PO4 Sebbene la formazione dellottetto non è soddisfatta, è preferibile la struttura senza costi formali. Ecco il confronto: i.img ur.com/XLpgIjn.png
- Come fai a sapere quale è il preferito?
- È abbastanza rigoroso che il numero di elettroni intorno a N non debba superare 8. Avere meno di 8 elettroni non è lideale, ma è comunque OK. Lazoto ha solo 4 valance orbitali, sufficienti per contenere 8 elettroni. Non è una questione di preferenze: la seconda struttura è semplicemente impossibile. È proprio come se non si potesse disegnare un doppio legame a un atomo di idrogeno.
- È molto importante sapere che la regola dellottetto di Lewis è una cosa e la Formula di Lewis unaltra. Ciò non significa che non possano essere combinati. Il principale difetto della formula di Lewis è che può descrivere solo legami covalenti con due elettroni ciascuno. Quindi una struttura di Lewis non è mai una rappresentazione completa dellimmagine del legame.
Risposta
Lazoto è nel secondo riga senza $ d $ orbitale nel guscio di valenza. Obbedisce alla regola dellottetto e non può avere più di 8 elettroni.
Ci sono eccezioni alla regola dellottetto. Avere meno di 8 elettroni è meno preferibile ma comunque possibile, ed è comunemente visto nei radicali liberi e nei cationi. Daltra parte, avere più di 8 elettroni è estremamente sfavorevole per gli atomi del secondo periodo. Tali strutture elettroniche possono essere trovate in specie estremamente instabili o stati eccitati, come il radicale CH5.
A titolo di confronto, i primi atomi del guscio obbediscono alla regola del duetto mentre gli atomi nel 3 ° guscio e oltre possono obbedire 18- regola degli elettroni, regola dei 12 elettroni o regola degli 8 elettroni. Tuttavia, la regola dei 18 elettroni e le regole dei 12 elettroni sono molto meno rigide della regola degli 8 elettroni e le violazioni sono luogo comune.
Secondo la teoria del legame di valenza , la struttura elettronica di una molecola è una combinazione di tutte le possibili strutture di risonanza che puoi scrivere, comprese le strutture con tutte le possibili cariche formali e strani conteggi di elettroni. Tuttavia, i loro contributi non sono pari. alcuni di loro sono più favorevoli di altri.
Per HNO3, per soddisfare la regola dellottetto, latomo di azoto formerebbe 1 doppio legame e 2 legami singoli. Sulla base della sola regola dellottetto, ci sono 3 possibili strutture di risonanza favorevoli.
Tuttavia, la prima due strutture di risonanza sono significativamente più favorevoli della terza, perché hanno una minore quantità di cariche formali. Di conseguenza, di solito scriviamo solo le due strutture dominanti. Il legame tra OH e N è vicino a un normale legame singolo. Gli altri due legami NO hanno un ordine di obbligazione vicino a 1.5.
È anche comune scrivere una miscela di strutture di risonanza come forma ibrida
Tieni presente che questa rappresentazione non è una singola struttura di Lewis , ma un modo conveniente per rappresentare molte strutture di risonanza nella stessa figura. Non fornisce informazioni sullordine esatto delle obbligazioni o sugli addebiti formali sui singoli atomi. Le linee tratteggiate indicano che in alcune strutture quel legame è un legame singolo e in altre un doppio legame, e lordine è da qualche parte tra 1 e 2.
Risposta
Bene! ecco una breve risposta veloce .. !!
Ero abbastanza sicuro che la struttura lewis di $ \ ce {HNO3} $ sarebbe stata quella con 0 addebiti formali e quindi ho trovato questo . Anche se questo collegamento mostra solo come calcolare laddebito formale su $ \ ce {HNO3} $, ma fornisce un piccolo suggerimento.
In secondo luogo mi è venuto in mente che se ti concentrerai sulla Risonanza, ci sarà carattere di doppio legame su entrambi i legami tra N & O.
Risposta
Storicamente, non cera niente di sbagliato in strutture come quella che hai disegnato a destra.Iwan Ostromisslensky non ha avuto problemi a prelevare 4-cloro-1,2-dinitrobenzene con un azoto pentavalente nel 1908. [1] (Sì, un gruppo nitro non è nitrato o acido nitrico, ma dopo un po di tempo di cercando ho solo preso quello che ho trovato per dimostrare il mio punto.)
Staudinger e Meyer hanno disegnato il dimetilanilinoossido in modo simile nel 1919: [2”
Non sono riuscito a trovare il momento in cui le preferenze sono cambiate così ho rinunciato. Deve essere stato in un periodo in cui la chimica quantistica degli orbitali stava diventando sempre più compresa e ci si rese conto che ci sono solo quattro orbitali a cui lazoto ha accesso per il legame (2s e tre 2p). Dora in poi, le persone descrissero strutture con azoto al centro con solo quattro legami, riflettendo meglio la realtà.
Per gli elementi di periodi superiori, in particolare zolfo e fosforo, molte persone scelgono ancora di disegnare troppi legami piuttosto che scrivere strutture separate dalla carica. Questo è spesso spiegato con la “partecipazione d-orbitale”, ma da un punto di vista pratico, lorbitale 3d ha unenergia molto simile a 4s eppure nessuno suggerisce la partecipazione di 4s. Tutte le strutture degli “ottetti estesi” possono essere disegnate in modo conforme alla regola dellottetto, quindi forse è solo questione di tempo prima che i legami $ \ ce {P = O} $ nel fosfato scompaiano.
Per quanto riguarda le regole per determinare la probabilità delle strutture di Lewis, questo è un insieme migliore:
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Le strutture di Lewis in cui tutti gli atomi hanno un ottetto (doppietto per lidrogeno) sono preferite.
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Se 1. non può essere soddisfatto, sono preferite le strutture di Lewis che hanno il minor numero di elementi con strutture sotto-ottetto.
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Se 1. o 2. generano un insieme di possibili strutture, scegline uno che abbia un numero minimo di cariche formali.
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Se 3. lascia un insieme di possibili strutture, scegli uno in cui le cariche formali sono distribuite secondo lelettronegatività (elementi elettronegativi con cariche formali negative).
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Se 4. lascia un insieme di strutture possibili, scegline una in cui le cariche formali sono più vicini.
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Se la tua struttura finale ha un file ottetto espanso su un elemento del gruppo principale, ricomincia da 1.
Riferimenti:
[1]: I. Ostromisslensky, J. Prakt. Chem. 1908 , 78 , 263. DOI: 10.1002 / prac.19080780121 .
[2]: H. Staudinger, J. Meyer, Helv. Chim. Acta 1919 , 2 , 608. DOI: 10.1002 / hlca.19190020161 .
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- Ho persino visto lossido di trifluoroammina disegnato con un doppio legame dallazoto allossigeno facendo 10 elettroni attorno allazoto. Il legame azoto-ossigeno in realtà ha il carattere di doppio legame, ma questo deriva da strutture ioniche che contribuiscono nella forma $ \ ce {(O = NF_2 ^ +) F ^ -} $, non qualcosa con dieci elettroni di valenza sullazoto.
Risposta
Anche se potresti avere un ottetto pieno, se latomo centrale ha una carica formale positiva, noi generalmente formano doppi legami fino a quando la carica formale non viene ridotta a 0 il più vicino possibile in quanto sarà la configurazione più stabile. Tuttavia, ci sono alcune eccezioni.
Dai unocchiata allo ione clorato. Per il clorato, ti aspetteresti di lasciare quattro ossigeni a legame singolo al cloro, tuttavia, ci rimane una carica formale di +3 sul cloro e -1 su ciascuno degli ossigeni. Pertanto, formiamo doppi legami finché la carica formale non viene rimossa e rimane solo una carica formale di -1 sul singolo ossigeno legato.
modifica: guardando la tua domanda la struttura a sinistra è preferita anche anche se quello a destra ha una carica formale inferiore.
Forse Wikipedia ha la struttura sbagliata per la pagina sullacido nitrico? Sembra che tutti gli atomi di ossigeno siano legati in modo singolo nella figura in alto a destra.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
Alla ricerca di immagini, Wikipedia ha le giuste strutture di risonanza con lossigeno a doppio legame, tuttavia, cè solo un doppio legame contrariamente a quello che ci aspettiamo che sia due doppi legami.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nitric-acid-resonance-A.png
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- Sì, davvero. Tuttavia, ‘ questo principio non è in contraddizione con la struttura di HNO3? Si dice che la carica formale dellatomo centrale (azoto) sia +1.
- @ZaferCesur Il cloro e lazoto sono fondamentalmente diversi. Latomo di azoto non ha orbitale d perché è il secondo periodo. Ha solo se p e il numero massimo di elettroni che può contenere è 8. Il cloro è nel 3 ° periodo. Può contenere fino a 18 elettroni.
- Ok, ora ho capito!Forse dovresti pubblicare una risposta in modo che io possa votare a favore o qualcosa del genere.
- @XiaoleiZhu Sì, in questo caso non è possibile formare due doppi legami poiché gli ottetti estesi sono formati solo da atomi con orbitali d vuoti nel guscio di valenza (elementi p del terzo o dei periodi successivi). Grazie per il chiarimento.
- Limmagine Wiki è un grafico che è solo una mappatura di legame e angolo. Anche nel cloro (specialmente negli elementi inferiori) gli orbitali d non hanno alcun ruolo nel legame (@XiaoleiZhu). Il concetto di ipervalenza (vedi anche goldbook ) è ancora oggetto di critiche e di solito si fa riferimento a legami quattro elettroni tre centri, anziché includere orbitali d negli elementi del gruppo principale.
Risposta
Tre ossigeni sono legati a un atomo di azoto. Lossigeno essendo più elettronegativo attrae la coppia di elettrone più strogly.One dellossigeno si lega con un atomo di idrogeno e condivide un elettrone con azoto per completare il suo ottetto e latomo di ossigeno rimanente condivide un altro elettrone con atomo di azoto. In questo modo le coppie di elettroni vengono parzialmente donate e si forma un legame covalente o dativo coordinato