Wikipediaで硝酸の構造式を調べていたのですが、どうしてこんな感じだったのかよくわかりませんでした。次のステートメントと矛盾する場合:
形式電荷が小さいまたはまったくないルイス構造式は、形式電荷が大きいルイス構造式よりも優先されます。
右のように描くと、次のようになります。形式電荷を取り除き、構造はより「安定している」と言われています。この場合、なぜこの概念が機能しないのですか?
コメント
- 左のものは8電子規則を満たします(そのようなもの…)
- ええ、しかし'に別の例を見てみましょう:H3PO4オクテット形成ですがが満たされていない場合は、形式電荷のない構造が推奨されます。比較は次のとおりです。 i.img ur.com/XLpgIjn.png
- どちらが優先されるかをどのように判断しますか?
- N周辺の電子の数が8を超えないようにすることは非常に厳格です。電子が8未満であるのは理想的ではありませんが、それでも問題ありません。窒素の原子価軌道は4つだけで、8つの電子を保持するのに十分です。それは好みの問題ではありません-2番目の構造は単に不可能です。水素原子に二重結合を引くことができないのと同じです。
- ルイスオクテット則が1つであることを知っておくことが非常に重要です。物とルイス式別のもの。それはそれらが組み合わされないかもしれないという意味ではありません。ルイス式の主な欠点は、それぞれ2つの電子を持つ共有結合しか記述できないことです。したがって、ルイス構造式は結合像を完全に表現するものではありません。
回答
窒素は2番目にあります原子価殻に$ d $軌道がない行。オクテット則に従い、8個を超える電子を持つことはできません。
オクテット則には例外があります。電子が8個未満の場合はあまり好ましくありませんが、それでも可能であり、フリーラジカルや陽イオンでよく見られます。一方、電子が8個を超えると、第2周期の原子には非常に不利になります。このような電子構造は、CH5ラジカルなどの非常に不安定な種または励起状態で見られます。
比較として、最初のシェル原子はデュエット規則に従い、3番目のシェル以降の原子は18-に従う可能性があります。電子規則、12電子規則または8電子規則。ただし、18電子規則と12電子規則は8電子規則よりもはるかに厳密ではなく、違反が一般的です。
原子価結合理論によると、分子の電子構造は、すべての可能な形式電荷と奇妙な電子数を持つ構造を含む、書き留めることができるすべての可能な共鳴構造の組み合わせです。しかし、彼らの貢献は均等ではありません。それらのいくつかは他よりも有利です。
HNO3の場合、オクテット則を満たすために、窒素原子は1つの二重結合と2つの単結合を形成します。オクテット則のみに基づいて、好ましい共鳴構造は3つあります。
ただし、最初の2つの共鳴構造は、形式電荷の量が少ないため、3番目の共鳴構造よりもはるかに有利です。その結果、通常、2つの主要な構造のみを記述します。 OHとNの間の結合は、通常の単結合に近いです。他の2つのNO結合の結合次数は1.5に近いです。
共鳴構造の混合物を ハイブリッド形式
この表現は単一のルイス構造ではありませんが、同じ図で多くの共鳴構造を表す便利な方法です。個々の原子の正確な結合次数や形式電荷に関する情報は提供されません。点線は、その結合が単結合である構造と二重結合である構造があり、順序が1から2の間であることを示しています。
回答
まあ!ここに短い簡単な返信があります.. !!
$ \ ce {HNO3} $のルイス構造は、形式電荷が0の構造であり、これ。このリンクは$ \ ce {HNO3} $の形式電荷を計算する方法を示しているだけですが、少しヒントがあります。
次に、Resonanceに焦点を当てると、次のようになると思いました。 N & O間の両方の結合の二重結合文字。
回答
歴史的に、右側に描いたような構造には何の問題もありませんでした。Iwan Ostromisslenskyは、1908年に5価の窒素で4-クロロ-1,2-ジニトロベンゼンを描画することに問題はありませんでした。 [1] (はい、ニトロ基は硝酸塩または硝酸ではありませんが、しばらくすると検索私は自分の主張を証明するために見つけたものを取りました。)
StaudingerとMeyerは1919年に同様にジメチルアニリンオキシドを描画しました。 [2]
その時点を見つけることができませんでした好みが変わったので諦めました。軌道の量子化学がより良く理解されるようになったのはいつか頃だったに違いありません。そして、結合のために窒素がアクセスできる軌道は4つしかないことがわかりました(2sと3つの2p)。今後、人々は中央に窒素が4つの結合のみを持つ構造を説明し、現実をよりよく反映します。
より高い期間の要素、特に硫黄とリンについては、多くの人々が書くよりも多くの結合を描くことを選択します電荷分離構造。これは「d軌道参加」で説明されることがよくありますが、実用的な観点からは、3d軌道は4sと非常によく似たエネルギーを持っていますが、4s参加を提案する人は誰もいません。すべての「拡張オクテット」構造は、オクテット則に準拠する方法で描画できるため、リン酸の$ \ ce {P = O} $結合が消えるのは時間の問題かもしれません。
ルイス構造式の可能性を決定するルールについては、これがより適切なセットです。
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すべての原子がオクテット(水素のダブレット)を持つルイス構造式が推奨されます。
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1.が満たされない場合は、サブオクテット構造を持つ要素の数が最も少ないルイス構造が優先されます。
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1.または2.が可能な構造のセットを生成する場合、正式な料金の数が最小の構造を選択します。
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3.が可能な構造のセットを残す場合は、を選択します。フォーマル電荷が電気陰性度に従って分布するもの(負のフォーマル電荷を持つ電気負の要素)。
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4.可能な構造のセットを残す場合は、フォーマル電荷が含まれるものを選択します。
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最終的な構造にメイングループ要素の拡張オクテット。1から再開します。
参照:
[1]:I。Ostromisslensky、 J。プラクト。 Chem。 1908 、 78 、263。DOI: 10.1002 / prac.19080780121 。
[2]:H。Staudinger、J。Meyer、 Helv。チム。 Acta 1919 、 2 、608。DOI: 10.1002 / hlca.19190020161 。
コメント
- 二重結合で引かれたトリフルオロアミンオキシドを見たことがあります窒素から酸素へと窒素の周りに10個の電子を作ります。窒素-酸素結合は実際には二重結合の性質を持っていますが、これは$ \ ce {(O = NF_2 ^ +)F ^-} $の形式のイオン寄与構造に由来し、窒素上に10個の価電子を持つものではありません。
回答
オクテットが満たされている場合でも、中心原子が正の形式電荷を持っている場合は、一般に、形式電荷がより安定した構成になるように可能な限り0に減少するまで、二重結合を形成します。ただし、いくつかの例外があります。
塩素酸イオンをご覧ください。塩素酸塩の場合、塩素に4つの単結合酸素を残すことが期待されますが、塩素に+3、各酸素に-1の形式電荷が残ります。したがって、形式電荷が除去され、単一結合酸素に-1の形式電荷のみが残るまで二重結合を形成します。
編集:質問を見ると、左側の構造が優先されます。右側のものは形式電荷が低くなっていますが。
おそらくウィキペディアの硝酸ページの構造が間違っているのでしょうか?右上の図では、すべての酸素原子が単一結合しているように見えます。
https://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
画像を見ると、ウィキペディアは二重結合酸素との正しい共鳴構造を持っていますが、2つの二重結合であると予想されるものとは反対に1つの二重結合しかありません。
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nitric-acid-resonance-A.png
コメント
- はい、確かに。 'この原則はHNO3の構造と矛盾しませんか?中心原子(窒素)の形式電荷は+1と言われています。
- @ZaferCesur塩素と窒素は根本的に異なります。窒素原子は第2周期であるため、d軌道はありません。 sとpしかなく、保持できる電子の最大数は8です。塩素は第3周期にあります。最大18個の電子を保持できます。
- わかりました、今すぐ入手しました。賛成票を投じるために、回答を投稿する必要があります。
- @XiaoleiZhuはい、この場合、拡張オクテットは空のd軌道を持つ原子によってのみ形成されるため、2つの二重結合を形成することはできません。原子価殻内(3番目以降の期間のp要素)。明確化していただきありがとうございます。
- Wikiの画像は、単なる結合と角度のマッピングであるグラフです。塩素(特に、より低い元素)でも、d軌道は結合に関与しません(@XiaoleiZhu)。 過価(ゴールドブックも参照)の概念はまだ批判されており、通常は主なグループ要素にd軌道を含めるのではなく、4電子3中心の結合。