ОФИЦИАЛЕН ЗАРЯД: ФОРМУЛА, КАК ДА СЕ ИЗЧИСЛИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В официално заряд (CF) е този, който се определя на един атом на молекула или йон, който позволява да се обясни структури и химични свойства въз основа на него. Тази концепция предполага отчитане на максималния характер на ковалентността в връзката AB; т. е. двойката електрони се споделя еднакво между A и B.

За да се разбере по-горе, долното изображение показва два свързани атома: единият е обозначен с буквата А, а другият с буквата В. Както се вижда, в прихващането на кръговете се образува връзка с двойката ":". В тази хетероядрена молекула, ако А и В имат еднакви електроотрицателности, двойката ":" остава на еднакво разстояние както от А, така и от В.

Въпреки това, тъй като два различни атома не могат да имат идентични свойства, двойката ":" е привлечена от тази, която е по-електронегативна. В този случай, ако A е по-електроотрицателен от B, двойката ":" е по-близо до A, отколкото до B. Обратното се получава, когато B е по-електроотрицателен от A, сега се приближава ":" до B.

Така че, за да присвоите официалните такси както на А, така и на Б, е необходимо да се разгледа първият случай (този в горната част на изображението). Ако чисто ковалентната връзка AB се прекъсне, ще настъпи хомолитично скъсване, генерирайки свободните радикали A · и · B.

Качествени ползи от използването на официални товари

Електроните не са фиксирани, както в предишния пример, а пътуват и се губят чрез атомите на молекулата или йона. Ако става дума за диатомична молекула, е известно, че двойката ":" трябва да бъде споделена или да се скита между двата атома; същото се случва в молекула от тип ABC, но с по-голяма сложност.

Въпреки това, когато изучавате атом и приемате стовалентна ковалентност в неговите връзки, е по-лесно да се установи дали той печели или губи електрони в съединението. За да определите тази печалба или загуба, вашето основно или свободно състояние трябва да бъде сравнено с вашата електронна среда.

По този начин е възможно да се зададе положителен заряд (+), ако атомът загуби електрон, или отрицателен заряд (-), когато, напротив, той спечели електрон (знаците трябва да бъдат написани вътре в кръг).

По този начин, въпреки че електроните не могат да бъдат разположени точно, тези формални (+) и (-) заряди върху структурите в повечето случаи съответстват на очакваните химични свойства.

Тоест, формалният заряд на един атом е тясно свързан с молекулярната геометрия на неговата среда и неговата реактивност в съединението.

Формула и как да я изчислим

Официалните такси ли се задават произволно? Отговорът е не. За това, печалбата или загубата на електрони трябва да се изчислява, като се приемат чисто ковалентни връзки, и това се постига чрез следната формула:

CF = (номер на групата на атома) - (брой връзки, които образува) - (брой неразделени електрони)

Ако атомът има CF със стойност +1, на него се придава положителен заряд (+); като има предвид, че ако имате CF със стойност -1, тогава към него се приписва отрицателен заряд (-).

За правилното изчисляване на CF трябва да се следват следните стъпки:

- Намерете в коя група се намира атомът в периодичната таблица.

- Пребройте броя на облигациите, които образува със своите съседи: двойните облигации (=) са на стойност две, а тройните облигации струват три (≡).

- И накрая, пребройте броя на неразделени електрони, което може лесно да се наблюдава при структурите на Люис.

Вариации на изчисленията според структурата

Като се има предвид линейната молекула ABCD, формалните заряди за всеки атом могат да варират, ако структурата например сега е написана като: BCAD, CABD, ACDB и т.н. Това е така, защото има атоми, които чрез споделяне на повече електрони (образуващи повече връзки) придобиват положителни или отрицателни CF.

И така, коя от трите възможни молекулни структури съответства на съединение ABCD? Отговорът е: този, който обикновено има най-ниски стойности на CF; подобно на този, който приписва отрицателни заряди (-) на най-електроотрицателните атоми.

Ако С и D са по-електроотрицателни от А и В, то чрез споделяне на повече електрони те съответно придобиват положителни формални заряди (видени от мнемоничното правило).

По този начин, най-стабилната структура и най-енергийно облагодетелствана е CABD, тъй като в това и С и В образуват само една връзка. От друга страна, структурата на ABCD и тези, които имат C или B, образуващи две връзки (–C– или –D–), са по-нестабилни.

Коя от всички структури е най-нестабилната? ACDB, тъй като не само C и D образуват две връзки, но и техните формални отрицателни заряди (-) са съседни един към друг, като допълнително дестабилизират структурата.

Примери за официални изчисления на натоварването

BF

Борният атом е заобиколен от четири атома флуор. Тъй като B принадлежи към група IIIA (13), той липсва неразделени електрони и образува четири ковалентни връзки, неговият CF е (3-4-0 = -1). От друга страна, за F, елемент от група VIIA (17), неговият CF е (7-6-1 = 0).

За да определите заряда на йона или молекулата, е достатъчно да добавите отделните CF на атомите, които го съставят: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF за B обаче няма истинско значение; тоест най-високата плътност на електроните не се намира на него. В действителност тази електронна плътност се разпределя към четирите атома на F, елемент, много по-електроотрицателен от Б.

БЕХ

Атомът на берилия принадлежи към група IIA (2), образува две връзки и липсва, отново неразделени електрони. По този начин, CF за Be и H са:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Заредете BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (въглероден оксид)

Структурата на Люис може да бъде представена като: C≡O: (въпреки че има други резонансни структури). Повтаряйки изчислението на CF, този път за C (от група IVA) и O (от група VIA), имаме:

CF _С = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Това е пример, при който формалните такси не съответстват на естеството на елементите. О е по-електроотрицателен от С и следователно не трябва да носи положително.

Останалите структури (C = O и ⁽⁺⁾ CO ^(-)), въпреки че отговарят на кохерентното разпределение на зарядите, не съответстват на правилото на октет (C има по-малко от осем валентни електрона).

NH

колкото повече електрони N споделят, толкова по-положителен е неговият CF (дори амониевият йон, тъй като той няма налична енергия за образуване на пет връзки).

При еднакво прилагане на изчисленията за N в амониевия йон, амоняка и амидния йон, имаме след това:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃)

И накрая:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^-)

Тоест, в NH ₂ ^- N има четири неразделени електрона и ги споделя всички, когато образува NH ₄ ⁺. CF за H е равен на 0 и следователно вашето изчисление се записва.

Препратки

1. Джеймс. (2018). Ключово умение: Как да изчислим официалната такса. Произведено на 23 май 2018 г. от: masterorganicchemistry.com
2. Д-р Иън Хънт. Катедра по химия, Университет в Калгари. Официални такси. Произведено на 23 май 2018 г. от: chem.ucalgary.ca
3. Официални такси., Произведено на 23 май 2018 г. от: chem.ucla.edu
4. Джеф Д. Кронк. Официално зареждане. Произведено на 23 май 2018 г. от: guweb2.gonzaga.edu
5. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 268-270.
6. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание., Стр. 38). Mc Graw Hill.
7. Моника Гонсалес. (10 август 2010 г.). Официално зареждане. Произведено на 23 май 2018 г. от: quimica.laguia2000.com