Hoe de obligatie-volgorde bepalen met behulp van de Lewis-structuur?

Het bepalen van de bindingsvolgorde uitgaande van een Lewis-structuur is een taak die kan variëren van heel gemakkelijk tot tamelijk moeilijk. Gelukkig zijn de meeste gevallen die u tegenkomt de gemakkelijke. De eerste stap zou altijd moeten zijn om uw moleculen eruit te halen. Voor koolmonoxide en carbonaat is dit wat u in eerste instantie zou moeten bereiken:

De tweede stap is om te controleren of u resonantiestructuren mist. Dit is het duidelijkst bij carbonaat waarvan de drie zuurstofatomen allemaal gelijk zijn en waarvan de bindingen kunnen worden rondgeduwd zoals hieronder wordt weergegeven om deze twee extra resonantiestructuren te geven:

Er kan echter ook koolmonoxide in een andere resonantiestructuur worden getrokken. Deze twee resonantiestructuren zijn duidelijk niet gelijk aangezien men alle atomen uitrust met een octet, terwijl de tweede koolstof verlaat met een sextet:

Daarom moet u in een derde stap gewicht de resonantiestructuren. Zoals hierboven vermeld, zijn de drie carbonaten allemaal gelijk, we moeten ervan uitgaan dat ze hetzelfde bijdragen aan de algehele structuur. Die van koolmonoxide zijn echter niet gelijk; de drievoudig gebonden structuur zal veel meer bijdragen dan de dubbel gebonden structuur.

Afhankelijk van het niveau van uw examen, kan van u worden verwacht dat u de mindere resonantiestructuur (inleidend niveau) volledig negeert of gewichten aanneemt voor beide structuren (gevorderd niveau) – of alles daartussenin. Laten we hier eens aannemen dat de dubbelgebonden resonantiestructuur bijna niets bijdraagt aan het uiteindelijke resultaat, zodat we het kunnen negeren (wat dicht genoeg bij de waarheid ligt).

Na al dit voorbereidende werk te hebben gedaan, zijn we nu in staat om de feitelijke obligatie te bekijken waarvan we de obligatie-volgorde willen bepalen. Voor elke resonantiestructuur:

1. Tel het aantal elektronenparen in één specifieke binding

2. Vermenigvuldig dat met een wegingsfractie

3. Som de waarden op die op deze manier zijn verkregen

   $ \ displaystyle \ text {B. O.} = \ sum_i \ frac {n_i (\ ce {e -})} 2 \ times x_i $

Voor koolmonoxide, waarvan we een enkele niet-verwaarloosbare resonantiestructuur hebben, hebben we 3 elektronenparen in de resonantiestructuur die bijdragen 1 (of het geheel) naar de uiteindelijke structuur, dus onze bindingsvolgorde is 3.

Voor carbonaat hebben we drie resonantiestructuren die we afzonderlijk moeten bekijken en we moeten het aantal elektronenparen van de individuele structuur vermenigvuldigen met $ \ frac13 $ omdat elk een derde bijdraagt aan het totaalbeeld. Als we kijken naar de naar boven wijzende $ \ ce {C \ bond {…} O} $ binding van het tweede cijfer, vanaf de eerste resonantiestructuur hebben we een bijdrage van $ \ frac23 $ , vanaf de seconde hebben we $ \ frac13 $ en vanaf de derde hebben we ook $ \ frac13 $ . Als we deze drie waarden optellen, hebben we een algehele bindingsvolgorde van $ \ mathbf {\ frac43} $ .

Ten slotte, hoewel dit is al ver in het gevorderde niveau wil ik erop wijzen waarom de weegstap belangrijk is. Beschouw de structuur van een carboxylester zoals hieronder weergegeven. Op het eerste gezicht lijkt dit misschien op een half carbonaat, wat zou betekenen dat beide getoonde resonantiestructuren gelijk zijn, $ 0,5 $ bijdragen aan het totaalbeeld en dus beide een binding aangaan bestellingen zouden $ 1,5 $ zijn. Dit is echter alleen het geval als we het hebben over het carboxylaatanion, niet over de ester. In het geval van de ester, zoals hieronder te zien is, omvat een van de resonantiestructuren ladingsscheiding. Daarom moeten we de niet-lading gescheiden resonantiestructuur sterker wegen dan de lading gescheiden. We kunnen wegingsfactoren kiezen van $ 0.75 $ en $ 0,25 $ (zonder aanvullende gegevens is de keuze van factoren geheel willekeurig!). Dit leidt ons naar twee verschillende obligatie-orders voor de twee $ \ ce {CO} $ obligaties, waarvan er één zoiets is als $ 1,75 $ de andere komt overeen met $ 1,25 $ .

Het is belangrijk op te merken dat we in het geval van de ester niet kunnen negeren de bijdrage van de tweede, ondergeschikte resonantiestructuur aangezien het vergelijken van de reactiviteit van een ester met die van een keton een duidelijk verschil laat zien (de ester is minder reactief, dwz de dubbele binding is geen volledige dubbele binding). Evenzo, het vervangen van een ester, b.v. met een thioester of selenoester vermindert verder de bijdrage van de tweede resonantiestructuur dichter bij waar het veilig weer kan worden genegeerd.

Opmerkingen

• Uw CO-resonantie structuren zien er vreemd uit zonder de vier extra elektronen Oo

Teken eerst lewis-structuur en tel vervolgens het totale aantal obligaties dat hier gelijk is aan $ 4 $. Tel tot slot het aantal bindingsgroepen tussen individuele atomen, dat is $ 3 $.

De bindingsvolgorde is gelijk aan $ \ frac {4} {3} $.

Opmerkingen

• En hoe zit het met CO?
• Teken Lewis-structuur en herhaal de stappen, het is niet zo moeilijk.