Was sind die richtigen Resonanzstrukturen von Lachgas?

Erstens ist keine der Resonanzstrukturen möglich, die Sie für Ihren Test gezeichnet haben, da beide gegen die Oktettregel verstoßen. Für die Struktur ein Das linke, das am weitesten links stehende $ \ ce {N} $ kontrolliert nur 6 Elektronen und wird in dieser Form nicht existieren. Die Struktur auf der rechten Seite ist es nicht möglich, weil das zentrale $ \ ce {N} $ an 5 Anleihen teilnimmt, was $ \ ce {N} $ nicht kann. Die maximale Anzahl von Bindungen, an denen $ \ ce {N} $ teilnehmen kann, beträgt 3 (kovalente Bindung – wie $ \ ce {NH3} $) oder 4 (koordinierte Bindung – wie $ \ ce {NH4 +} $). P. >

Solange Sie die Oktettregel erfüllen (oder zumindest so gut wie möglich – hier sind einige Ausnahmen ) und Sie die Stabilität überprüfen möchten Verwenden Sie für ein Molekül, das Sie gezeichnet haben, einfach die Formel für die formale Ladung. Dies ist gegeben durch die Gleichung:

$$ \ mathrm {FC} = \ mathrm {V} – (\ mathrm {N_B} + \ frac {\ mathrm {B}} {2}) $$

Während $ \ mathrm {FC} $ die formale Ladung ist, ist $ \ mathrm {V} $ die Anzahl der Valenzelektronen, die das betrachtete Atom normalerweise hat, $ \ mathrm {N_B} $ ist die Anzahl der nicht gebundenen Elektronen und $ \ mathrm {B} $ ist die Anzahl der Elektronen, die in einer kovalenten Bindung am Atom geteilt werden. Wenn ein Molekül stabil ist, sollte die Summe der formalen Ladungen jedes Substituentenatoms 0 sein. Wenn Sie dies an jeder der Resonanzstrukturen testen würden, die der Test als Antwort liefert, würden Sie sehen, dass dies zutrifft. P. >

Kommentare

• ‚ Wenn ein Molekül stabil ist, sollte die Summe der formalen Ladungen jedes Substituentenatoms sein 0 ‚ – Ich ‚ werde nicht einmal versuchen, die Anzahl der Arten aufzulisten, in denen dieser Satz falsch ist. Selbst wenn wir ‚ stabil nicht als thermodynamischen Begriff verstehen, ist dies für Molekülionen immer noch falsch.
• @Jan A Molekülion ist kein Molekül , sondern ein geladenes molekulare Einheit und ein Molekül ist per Definition neutral. Daher ist der einzige Fehler, der in diesem Satz vorhanden ist, dass er redundant ist, da ein Molekül per Definition auch immer mindestens metastabil ist.

Um Ringos gute Antwort anzuhängen und einen besseren Einblick in die Bindungssituation zu erhalten, habe ich eine Berechnung auf der theoretischen Ebene DF-BP86 / def2-SVP durchgeführt. Da dies eine ist Für lineare Moleküle gibt es Symmetrieeinschränkungen. Die Punktgruppe ist $ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $, was bedeutet, dass es entartete Orbitale gibt. Wie wir sehen werden, entsprechen diese $ \ pi $ -Bindungen ein Bild des Valenzorbitalschemas:

Die Orbitale 1-3 sind Kernorbitale (1s) an den jeweiligen Elementen entspricht MO 4 einer $ \ ce {ON} ~ \ sigma $ -Bindung. Es ist bemerkenswert, dass diese Bindung delokalisiert ist und auch einen Teil der $ \ ce {NN} ~ \ sigma $ -Bindung beschreibt. Analog Dies gilt für MO 5, aber umgekehrt. In MO 6 können wir das Vorhandensein des lo sehen ne Paar bei Sauerstoff. Die MOs 7 und 8 beschreiben zwei delokalisierte $ \ pi $ -Bindungen, die sich in Bezug auf alle Atome in der Verbindung verbinden. MO 9 hat hauptsächlich Einzelpaarcharakter und befindet sich am terminalen Stickstoff. Die HOMOs sind auch $ \ pi $ -Orbitale, die in Bezug auf $ \ ce {N-N} $ binden und in Bezug auf $ \ ce {O-N} $ anti-binden. Dies impliziert auch für diese Orbitale einen Einzelpaarcharakter. Bitte beachten Sie, dass es am zentralen Stickstoff kein Orbital mit Einzelpaarcharakter gibt.

Ich habe die Wellenfunktion mit der natürlichen Bindungsorbitaltheorie weiter analysiert. Diese Methode lokalisiert die Orbitale (und die Elektronendichte) und vergleicht sie mit der idealen Elektronendichte einer gegebenen Lewis-Struktur. Hohe Prozentsätze bedeuten, dass die Konfiguration gut mit dem Lewis-Konzept übereinstimmt.

Ich habe die von Ihnen vorgeschlagenen Strukturen eingeschlossen . Sie können sehen, dass die Konfiguration 1 zwar keine ideale Lewis-Struktur ist, aber dennoch bis zu einem gewissen Punkt mit dem Lewis-Konzept übereinstimmt.Wenn jemand einen strengeren Ansatz mit der Valence-Bond-Theorie verfolgen würde, würde ich erwarten, dass diese Struktur (zumindest einen geringen) Beitrag zur gesamten Bindungssituation leistet. Der grundlegende Fehler bei dieser Struktur ist das Elektronensextett am terminalen Stickstoff, wie Ringo bereits erwähnt hat. Der positive Aspekt dieser Struktur ist, dass keine formellen Gebühren erforderlich sind. Ich würde diese Struktur nicht für falsch halten.
Die zweite Struktur ist jedoch nicht korrekt. Dies kann nur in einem angeregten Zustand existieren. Um Stickstoff können nicht mehr als acht Elektronen gebunden sein.
Die dritte Struktur ist die ideale Struktur, d. H. Die mit der höchsten Übereinstimmung. Ich würde erwarten, dass es den höchsten Beitrag zur Gesamtbindung leistet.
Struktur 3 berücksichtigt Delokalisierungseffekte und ist einer der Hauptbeiträge zur Gesamtresonanzstabilisierung des Moleküls. Grundsätzlich können Sie den Charakter davon in den MOs 7 und 8 oben sehen.
Die letzte Struktur ( 5 ) versucht das Gleiche, aber für meinen Geschmack ist dies ein bisschen weit hergeholt. Es stimmt immer noch etwas mit dem Lewis-Konzept überein, aber wie bei der Konfiguration 1 würde ich nur einen geringeren Beitrag erwarten.