Jak określić kolejność obligacji za pomocą struktury Lewisa?

Określenie kolejności wiązań zaczynając od struktury Lewisa to zadanie, które może wahać się od bardzo łatwego do raczej trudnego. Na szczęście większość przypadków, które napotkasz, to te łatwe. Pierwszym krokiem powinno być zawsze wyciągnięcie cząsteczek. W przypadku tlenku węgla i węglanu powinieneś najpierw dojść do następujących wniosków:

Drugim krokiem jest sprawdzenie, czy brakuje jakichkolwiek struktur rezonansowych. Jest to najbardziej oczywiste w przypadku węglanu, którego trzy tlenki są równe i którego wiązania można przesunąć, jak pokazano poniżej, aby uzyskać te dodatkowe dwie struktury rezonansowe:

Jednak również tlenek węgla można wyciągnąć w innej strukturze rezonansowej. Te dwie struktury rezonansowe są oczywiście nie równe, ponieważ jedna wyposaża wszystkie atomy w oktet, podczas gdy druga pozostawia węgiel w sekstet:

Dlatego w trzecim kroku musisz waga struktur rezonansowych. Jak wspomniano powyżej, wszystkie trójki węglanów są równe, musimy uznać, że wnoszą taki sam wkład w ogólną strukturę. Jednak stężenia tlenku węgla nie są równe; struktura z potrójnymi wiązaniami wniesie znacznie większy wkład niż struktura z podwójnymi wiązaniami.

W zależności od poziomu egzaminu, możesz oczekiwać, że całkowicie zignorujesz mniejszą strukturę rezonansową (poziom wprowadzający) lub przyjmiesz wagi dla obu struktur (poziom zaawansowany) – lub cokolwiek pomiędzy. W tym miejscu załóżmy, że struktura rezonansu z podwójnymi wiązaniami nie wnosi prawie nic do końcowego wyniku, więc możemy ją zignorować (co jest wystarczająco bliskie prawdzie).

Po wykonaniu całej tej pracy przygotowawczej jesteśmy teraz możemy przyjrzeć się rzeczywistej więzi, której kolejność wiązań chcemy określić. Dla każdej struktury rezonansowej:

1. Policz liczbę par elektronów w jednym specyficzna więź

2. Pomnóż to z ułamkiem ważącym

3. Zsumuj wartości uzyskane w ten sposób

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

W przypadku tlenku węgla, którego mają pojedynczą, nie do pominięcia strukturę rezonansową, mamy 3 pary elektronów w strukturze rezonansowej, które przyczyniają się do 1 (lub całość) do ostatecznej struktury, więc nasza kolejność wiązań wynosi 3.

W przypadku węglanu mamy trzy struktury rezonansowe które musimy rozważyć osobno i musimy pomnożyć liczbę par elektronów w poszczególnych strukturach przez $ \ frac13 $ , ponieważ każdy z nich wnosi jedną trzecią do ogólnego obrazu. Jeśli weźmiemy pod uwagę skierowaną do góry wiązanie $ \ ce {C \ bond {…} O} $ drugiej cyfry, od pierwszej struktura rezonansowa mamy udział $ \ frac23 $ , od sekundy mamy $ \ frac13 $ , a od trzeciego mamy również $ \ frac13 $ . Dodając te trzy wartości, otrzymujemy ogólną kolejność obligacji $ \ mathbf {\ frac43} $ .

Wreszcie, chociaż jest to już na poziomie zaawansowanym Chciałbym wskazać, dlaczego krok ważenia jest ważny. Rozważ strukturę estru karboksylowego, jak pokazano poniżej. Na pierwszy rzut oka może to wyglądać jak „pół węglanu”, co oznaczałoby, że obie pokazane struktury rezonansowe są równe, wnoszą 0,5 USD do ogólnego obrazu, a zatem obie wiązanie zamówienia wyniosłyby 1,5 USD . Jednak dzieje się tak tylko wtedy, gdy mówimy o anionie karboksylanowym, a nie o estru. W przypadku estru, jak widać poniżej, jedna ze struktur rezonansowych obejmuje separację ładunku. Dlatego musimy ważyć silniejszą strukturę rezonansową bez ładunku, niż strukturę z oddzielonym ładunkiem. Możemy wybrać współczynniki wagowe $ 0.75 $ i 0,25 $ (bez żadnych dodatkowych danych wybór czynników jest całkowicie dowolny!). To prowadzi nas do dwóch różnych zamówień obligacji dla dwóch obligacji $ \ ce {CO} $ , z których jedna jest czymś w rodzaju 1,75 $ , druga odpowiadająca 1,25 $ .

Należy zauważyć, że w przypadku estru nie możemy ignorować udział drugiej, mniejszej struktury rezonansowej, ponieważ porównanie reaktywności estru z reaktywnością ketonu pokazuje wyraźną różnicę (ester jest mniej reaktywny, tj. podwójne wiązanie nie jest pełnym wiązaniem podwójnym). Podobnie, zastępując ester, np. z tioestrem lub selenoestrem dodatkowo zmniejsza udział drugiej struktury rezonansowej bliżej miejsca, w którym można ją bezpiecznie zignorować.

Komentarze

• Twój rezonans CO struktury wyglądają dziwnie bez czterech dodatkowych elektronów Oo

Najpierw narysuj strukturę Lewisa, a następnie policz tutaj całkowitą liczbę obligacji, która wynosi 4 $. Na koniec policz liczbę grup wiązań między poszczególnymi atomami, czyli 3 $.

Kolejność wiązań będzie równa $ \ frac {4} {3} $.

Komentarze

• A co z CO?
• Narysuj strukturę Lewisa i powtórz kroki, to nie jest takie trudne.