Formal Load Formula, Wie man es berechnet und Beispiele



Die förmliche Gebühr (CF) ist das, was einem Atom eines Moleküls oder Ions zugeordnet wird, das seine Strukturen und chemischen Eigenschaften abhängig davon erklären lässt. Dieses Konzept beinhaltet die Berücksichtigung des maximalen Charakters der Kovalenz in der Verbindung A-B; das heißt, das Elektronenpaar wird gleichmäßig zwischen A und B geteilt.

Um das Obige im unteren Bild zu verstehen, sind zwei Atome miteinander verbunden: eines mit dem Buchstaben A und das andere mit dem Buchstaben B. Wie man sieht, wird im Schnittpunkt der Kreise eine Verbindung mit dem Paar ":" gebildet. Wenn A und B in diesem heteronuklearen Molekül die gleichen Elektronegativitäten aufweisen, bleibt das Paar ":" sowohl zu A als auch zu B gleich.

Da jedoch zwei verschiedene Atome keine identischen Eigenschaften haben können, wird das Paar ":" von demjenigen angezogen, das elektronegativer ist. In diesem Fall, wenn A elektronegativer als B ist, ist das Paar ":" näher an A als an B. Das Gegenteil tritt auf, wenn B elektronegativer als A ist und sich nun ":" zu B nähert.

Um dann die formalen Ladungen sowohl A als auch B zuzuordnen, ist es notwendig, den ersten Fall (den über dem Bild) zu berücksichtigen. Wenn die rein kovalente Bindung A-B gebrochen wäre, würde ein homolytischer Abbau auftreten, wobei die freien Radikale A und B erzeugt würden.

Index

  • 1 Qualitative Vorteile der Verwendung formeller Fracht
  • 2 Formel und wie man es berechnet
    • 2.1 Variationen der Berechnung nach der Struktur
  • 3 Beispiele für formale Ladungsberechnungen
    • 3.1 BF4- (Tetrafluorborat-Ion)
    • 3.2 BeH2 (Berylliumhydrid)
    • 3.3 CO (Kohlenmonoxid)
    • 3.4 NH4 + (Ammoniumion), NH3 und NH2- (Amidion)
  • 4 Referenzen

Qualitative Vorteile des Einsatzes formeller Fracht

Die Elektronen sind nicht wie im vorherigen Beispiel fixiert, sondern sie wandern und gehen durch die Atome des Moleküls oder Ions verloren. Wenn es ein zweiatomiges Molekül ist, ist bekannt, dass das Paar ":" geteilt oder zwischen beiden Atomen wandern muss; das gleiche geschieht in einem Molekül vom Typ A-B-C, jedoch mit größerer Komplexität.

Wenn man jedoch ein Atom studiert und eine hundertprozentige Kovalenz in seinen Bindungen annimmt, ist es leichter festzustellen, ob es innerhalb der Verbindung Elektronen erhält oder verliert. Um diesen Gewinn oder Verlust zu ermitteln, muss der Baseline- oder Free-Status mit seiner elektronischen Umgebung verglichen werden.

Auf diese Weise ist es möglich, eine positive Ladung (+) zuzuweisen, wenn das Atom ein Elektron verliert, oder eine negative Ladung (-), wenn es dagegen ein Elektron erhält (die Zeichen müssen innerhalb eines Kreises geschrieben werden).

Obwohl die Elektronen nicht genau lokalisiert werden können, entsprechen diese formalen Ladungen (+) und (-) in den Strukturen in den meisten Fällen den erwarteten chemischen Eigenschaften.

Das heißt, die formale Ladung eines Atoms hängt eng mit der molekularen Geometrie seiner Umgebung und seiner Reaktivität innerhalb der Verbindung zusammen.

Formel und wie man es berechnet

Werden formelle Gebühren willkürlich vergeben? Die Antwort ist nein. Dazu muss der Gewinn oder Verlust von Elektronen unter Annahme rein kovalenter Bindungen berechnet werden, und dies wird durch die folgende Formel erreicht:

CF = (Atomgruppennummer) - (Anzahl der Verbindungen, die es bildet) - (Anzahl der nicht geteilten Elektronen)

Wenn das Atom eine CF mit einem Wert von +1 hat, erhält es eine positive Ladung (+); während, wenn es eine CF mit einem Wert von -1 hat, wird ihm dann eine negative Ladung (-) zugewiesen.

Um die CF korrekt zu berechnen, sollten die folgenden Schritte befolgt werden:

- Lokalisieren Sie, in welcher Gruppe sich das Atom innerhalb des Periodensystems befindet.

- Zählen Sie die Anzahl der Links, die Sie mit Ihren Nachbarn bilden: die doppelten Links (=) sind zwei wert und die dreifachen Links sind drei wert (≡).

- Zählen Sie schließlich die Anzahl der nicht geteilten Elektronen, die mit Lewis-Strukturen leicht beobachtet werden können.

Variationen der Berechnung nach der Struktur

Bei dem linearen Molekül A-B-C-D können die formalen Ladungen für jedes Atom variieren, wenn die Struktur beispielsweise wie folgt geschrieben wird: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B usw. Dies liegt daran, dass es Atome gibt, die, indem sie mehr Elektronen teilen (die mehr Bindungen bilden), positive oder negative CFs erhalten.

Welche der drei möglichen Molekülstrukturen entspricht also der Verbindung ABCD? Die Antwort ist: eine, die im Allgemeinen die niedrigsten CF-Werte hat; auch derjenige, der die negativen Ladungen (-) den elektronegativsten Atomen zuordnet.

Wenn C und D elektronegativer sind als A und B, dann erhalten sie durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen positive formale Ladungen (aus einer mnemonischen Regel ersichtlich).

Somit ist die stabilste Struktur und die am stärksten von der Energie bevorzugte C-A-B-D, da sowohl C als auch B nur eine Verbindung bilden. Auf der anderen Seite sind die Struktur A-B-C-D und diejenigen, bei denen C oder B zwei Bindungen (-C- oder -D-) bilden, instabiler.

Welche der Strukturen ist am instabilsten? A-C-D-B, weil nicht nur C und D zwei Bindungen bilden, sondern auch ihre negativen formalen Ladungen (-) einander benachbart sind, was die Struktur weiter destabilisiert.

Beispiele für formale Ladungsberechnungen

BF4- (Tetrafluorborat-Ion)

Das Boratom ist von vier Fluoratomen umgeben. Unter der Annahme, dass B zur Gruppe IIIA (13) gehört, fehlen nicht-geteilte Elektronen und bilden vier kovalente Bindungen, seine CF ist (3-4-0 = -1). Im Gegensatz zu dem F-Element der Gruppe VIIA (17) ist dessen CF (7-6-1 = 0).

Um die Ladung des Ions oder Moleküls zu bestimmen, genügt es, die einzelnen CFs der Atome hinzuzufügen, aus denen sie besteht: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Die CF für B hat jedoch keine wirkliche Bedeutung; das heißt, die höchste elektronische Dichte liegt nicht darin. In Wirklichkeit ist diese Elektronendichte auf die vier Atome von F verteilt, ein viel elektronegativeres Element als B.

BeH2 (Berylliumhydrid)

Das Berylliumatom gehört zur Gruppe IIA (2), bildet zwei Bindungen und besitzt wiederum nicht geteilte Elektronen. Somit sind die CFs für Be und H:

CFSei= 2-2-0= 0

CFH= 1-1-0= 0

BeH laden2= 1(0) + 2(0)= 0

CO (Kohlenmonoxid)

Seine Lewis-Struktur kann dargestellt werden als: C = O: (obwohl es andere Resonanzstrukturen hat). Wir wiederholen die CF-Berechnung, diesmal für die C (aus der VAT-Gruppe) und die O (aus der VIA-Gruppe):

CFC= 4-3-2= -1

CFO= 6-3-2= +1

Dies ist ein Beispiel, bei dem die Formalkosten nicht der Natur der Elemente entsprechen. Das O ist elektronegativer als das C und sollte daher keinen positiven tragen.

Die anderen Strukturen (C = O und (+)C-O(-)), obwohl sie der kohärenten Zuweisung von Ladungen entsprechen, entsprechen sie nicht der Oktettregel (C hat weniger als acht Valenzelektronen).

NH4+ (Ionenammonium), NH3 und NH2- (Amidion)

Je mehr Elektronen die N-Anteile haben, desto positiver ist ihr CF (bis zum Ammonium-Ion, da es keine Energie zur Verfügung hat, um fünf Bindungen zu bilden).

Wenn wir auch die Berechnungen für das N im Ammoniumion, das Ammoniak und das Amiduroion anwenden, haben wir dann:

CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)

CF = 5-3-2 = 0 (NH3)

Und schließlich:

CF = 5-2-4 = -1 (NH2-)

Das heißt, in der NH2- das N hat vier nicht geteilte Elektronen und teilt alle, wenn es das NH bildet4+. Die CF für das H ist gleich 0, und daher wird ihre Berechnung gespeichert.

Referenzen

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  6. Zittern und Atkins. (2008). Anorganische Chemie (Vierte Ausgabe, Seite 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10. August 2010). Formales Laden Abgerufen am 23. Mai 2018 von: quimica.laguia2000.com