bevezető kémia

Posted on by admin

tanulási célok

e szakasz végére képes lesz:

  • Lewis-szimbólumok írása semleges atomokra és ionokra
  • Rajzolj Lewis-struktúrákat, amelyek egyszerű molekulákban ábrázolják a kötést

megvizsgáltuk az atomok és/vagy ionok közötti kötések különböző típusait. Ezek a kötések minden esetben magukban foglalják a vegyértékhéj elektronok megosztását vagy átadását az atomok között. Ebben a részben megvizsgáljuk a valence shell elektronok és kémiai kötések ábrázolásának tipikus módszerét, nevezetesen a Lewis szimbólumokat és a Lewis struktúrákat.

Lewis szimbólumok

Lewis szimbólumokat használunk az atomok és a monatomi ionok vegyértékelektron-konfigurációinak leírására. A Lewis szimbólum egy elemi szimbólumból áll, amelyet egy pont vesz körül minden vegyértékelektronjához:

a kalcium Lewis szerkezete látható. A szimbólumtól jobbra egy magányos elektronpár látható.

az 1.ábra a periódusos rendszer harmadik periódusának elemeire vonatkozó Lewis-szimbólumokat mutatja.

a táblázat három oszlopból és kilenc sorból áll. A fejléc sorában a következő szöveg olvasható:

1.ábra. Lewis szimbólumok, amelyek szemléltetik a vegyérték elektronok számát az egyes elemekhez a periódusos rendszer harmadik periódusában.

Lewis szimbólumok is használhatók az atomokból származó kationok képződésének szemléltetésére, amint itt látható a nátrium és a kalcium:

két ábra látható. A bal oldali ábra a nátrium Lewis-pontszerkezetét mutatja egy ponttal, majd egy jobbra néző nyíl, amely egy nátrium-szimbólumhoz vezet, amely felülírott pluszjelet, pluszjelet és

betűt tartalmaz. hasonlóképpen felhasználhatók az atomokból származó anionok képződésének bemutatására, az alábbiak szerint a klór és a kén esetében:

két ábra látható. A bal oldali ábra a klór Lewis-pontszerkezetét mutatja hét ponttal, a

betű pedig a 2.ábra bemutatja Lewis-szimbólumok használatát az elektronok átvitelének bemutatására az ionos vegyületek képződése során.

a táblázat négy sorral jelenik meg. A fejléc sorában a következő szöveg olvasható:

2.ábra. A kationok akkor keletkeznek, amikor az atomok elveszítik az elektronokat, amelyeket kevesebb Lewis-pont képvisel, míg az anionokat az atomok elektronokat szereznek. Az elektronok száma nem változik.

Lewis-struktúrák

Lewis-szimbólumokat is használunk a kovalens kötések kialakulásának jelzésére, amelyeket Lewis-struktúrák, rajzok mutatnak, amelyek leírják a molekulák és a poliatomikus ionok kötését. Például, amikor két klóratom klórmolekulát képez, egy elektronpáron osztoznak:

Egy Lewis-pontdiagram egy reakciót mutat. Két klór szimbólumot, mindegyiket hét pont veszi körül, pluszjel választja el egymástól. Az első atom pontjai mind feketék, a második atom pontjai pedig olvashatók. A kifejezés,

a Lewis szerkezet azt jelzi, hogy minden Cl atomnak három elektronpárja van, amelyeket nem használnak a kötéshez (úgynevezett magányos Párok) és egy megosztott elektronpár (az atomok között írva). Kötőjelet (vagy vonalat) néha használnak egy megosztott elektronpár jelzésére:

két Lewis struktúra látható. A bal oldali szerkezet két H atomot mutat, amelyeket egyetlen kötés köt össze. A jobb oldali szerkezet két C L atomot mutat, amelyeket egyetlen kötés köt össze, és mindegyiket hat pont veszi körül.

egyetlen megosztott elektronpárt egyetlen kötésnek nevezünk. Minden Cl atom nyolc vegyértékelektronnal lép kölcsönhatásba: a hat a magányos párokban, a kettő pedig az egyetlen kötésben.

az oktett szabály

a többi halogénmolekula (F2, Br2, I2 és At2) a klórmolekulához hasonló kötéseket képez: egyetlen kötés az atomok és atomonként három magányos elektronpár között. Ez lehetővé teszi, hogy minden halogénatom nemesgáz-elektron konfigurációval rendelkezzen. A főcsoport atomjainak hajlama arra, hogy elegendő kötést képezzenek nyolc vegyértékelektron előállításához, oktettszabályként ismert.

az atom által képezhető kötések száma gyakran megjósolható az oktett eléréséhez szükséges elektronok számából (nyolc vegyérték elektron); ez különösen igaz a periódusos rendszer második periódusának nemfémjeire (C, N, O és F). Például egy 14. csoport elem minden atomjának négy elektronja van a legkülső héjában, ezért további négy elektronra van szükség az oktett eléréséhez. Ez a négy elektron négy kovalens kötés kialakításával nyerhető, amint azt itt szemléltetjük szén a CCl4-ben (szén-tetraklorid) és szilícium a sih-Ben4 (szilán). Mivel a hidrogénnek csak két elektronra van szüksége a vegyértékhéj kitöltéséhez, ez kivétel az oktettszabály alól. Az átmeneti elemek és a belső átmeneti elemek szintén nem követik az oktett szabályt:

A Lewis dot struktúrák két halmaza látható. A bal oldali struktúrák öt C l szimbólumot ábrázolnak kereszt alakban, mindegyik körül nyolc ponttal, a szó

a 15.csoportba tartozó elemeknek, például a nitrogénnek, öt vegyértékelektronja van az atom Lewis szimbólumában: egy magányos pár és három párosítatlan elektron. Oktett előállításához ezek az atomok három kovalens kötést képeznek, mint az NH3-ban (ammónia). Az oxigén és a 16. csoportba tartozó más atomok két kovalens kötés kialakításával oktettet kapnak:

három Lewis szerkezet címkézve,

kettős és hármas kötések

mint korábban említettük, amikor egy atompár egy elektronpáron osztozik, ezt egyetlen kötésnek nevezzük. Előfordulhat azonban, hogy egy atompárnak egynél több elektronpárt kell megosztania a szükséges oktett elérése érdekében. Kettős kötés alakul ki, amikor két elektronpár megoszlik egy atompár között, mint a ch2o (formaldehid) szén-és oxigénatomjai, valamint a C2H4 (etilén) két szénatomja között:két pár Lewis-struktúrát mutatunk be. A bal oldali szerkezetpár egy szénatomot mutat, amely két hidrogénatomhoz egyetlen kötést képez. Négy elektron van a C és az O atom között. Az O atomnak két pár pontja is van. A szó

hármas kötés alakul ki, amikor három elektronpárt osztanak meg egy atompár, mint A nitrogéngáz (N2):

Lewis-struktúrák írása a

oktett szabály szerint nagyon egyszerű molekulák és molekuláris ionok esetében a Lewis-struktúrákat úgy írhatjuk le, hogy pusztán párosítjuk a párosítatlan elektronokat az alkotó atomokon. Lásd ezeket a példákat:

három reakció látható Lewis pontdiagramokkal. Az első egy hidrogént mutat egy piros ponttal, egy pluszjellel és egy brómot hét ponttal, amelyek közül az egyik piros, amelyet egy jobbra néző nyíl köt össze egy hidrogénnel és brómmal, köztük egy pár piros ponttal. Három magányos pár is van a brómon. A második reakcióban egy hidrogén látható, amelynek együtthatója két és egy piros pont, pluszjel, és egy kénatom hat ponttal, amelyek közül kettő piros, jobbra néző nyíllal két hidrogénatomhoz és egy kénatomhoz kapcsolódik. Két piros pont van a két hidrogénatom és a kénatom között. E pontok mindkét párja piros. A kénatomnak két magányos pontpárja is van. A harmadik reakció két nitrogénatomot mutat, mindegyik öt ponttal, amelyek közül három piros, pluszjellel elválasztva, és jobbra néző nyíllal összekötve két nitrogénatommal, hat piros elektronponttal egymás között. Minden nitrogénatomnak van egy magányos elektronpárja is.

bonyolultabb molekulák és molekuláris ionok esetén hasznos az itt ismertetett lépésenkénti eljárás követése:

  1. határozza meg a vegyérték (külső héj) elektronok teljes számát.
  2. rajzolja meg a molekula vázszerkezetét, az atomokat egy központi atom köré rendezve. (Általában a legkevésbé elektronegatív elemet kell a középpontba helyezni.) Csatlakoztassa az egyes atomokat a központi atomhoz egyetlen kötéssel (egy elektronpárral).
  3. ossza el a fennmaradó elektronokat magányos párként a terminális atomokon (kivéve a hidrogént), kitöltve egy oktettet minden atom körül.
  4. helyezze az összes fennmaradó elektront a központi atomra.
  5. rendezze át a külső atomok elektronjait, hogy többszörös kötést hozzon létre a központi atommal annak érdekében, hogy oktetteket kapjon, ahol csak lehetséges.

határozzuk meg a Pbr3 Lewis szerkezetét a fenti lépésekkel:

  • 1. lépés: Határozza meg a vegyérték (külső héj) elektronok teljes számát.

\nagy \ begin{array}{l}\ \ \ phantom {\rule{0.8 em}{0ex}} {\text{PBr}} _ {3}\ \ \ phantom {\rule{0.8 em}{0ex}}\text{P: 5 vegyérték elektron/atom} \times\ text{1 atom}=5\ \\aláhúzás {+\text{Br: 7 vegyérték elektron/atom} \times\ text{3 Atom}=21}\ \ \ \\phantom {\rule{15.95em}{0EX}}= \ szöveg{26 vegyérték elektronok} \ vége{tömb}

  • 2. lépés: rajzolja meg a molekula vázszerkezetét, az atomokat egy központi atom köré rendezve. (Általában a legkevésbé elektronegatív elemet kell a középpontba helyezni.) Csatlakoztassa az egyes atomokat a központi atomhoz egyetlen kötéssel (egy elektronpárral).
a Pbr3 Lewis diagramja látható. Az egyetlen foszfor három brómatomra van kicsontozva.
  • 3. lépés: ossza el a fennmaradó elektronokat magányos párként a terminális atomokon (kivéve a hidrogént), kitöltve egy oktettet minden atom körül.
  • Lewis doagram a PBr3-ból. A foszfor egyetlen atomja három brómatomhoz kapcsolódik. Minden brómatomnak három magányos párja van. 4. lépés: Helyezze az összes megmaradt elektront a központi atomra.
Lewis szerkezete PBr3 látható. Minden atomnak oktettje van. A Phorsphorus egyedül kötődik három brómhoz. a phorforus atomnak egy magányos párja van, míg minden brómnak három magányos párja van.

Megjegyzés: 5.lépés: nem szükséges, mivel minden atomnak oktettje van.

határozzuk meg a Ch2o Lewis szerkezetét.

  • 1. lépés: Határozza meg a vegyérték (külső héj) elektronok teljes számát.

\nagy \kezdődik{array}{l}\\ \fantom{\szabály{0,8 em}{0ex}}{\szöveg{H}_{2}}\szöveg{CO}\\ \fantom{\szabály{0,8 em}{0ex}}\szöveg{H: 1 vegyérték elektron/atom}\times \szöveg{2 atom}=2\\\szöveg{C: 4 vegyérték elektron/atom}\times \szöveg{1 atom}=4\\ \aláhúzás{+\szöveg{o: 6 vegyérték elektron/atom}\times \text{1 atom}=6}\\ \\ \fantom{\szabály{15,95 em}{0EX}}=\szöveg{12 vegyérték elektron}\end{array}

  • 2. lépés: rajzolja meg a molekula vázszerkezetét, az atomokat egy központi atom köré rendezve. (Általában a legkevésbé elektronegatív elemet kell a középpontba helyezni.) Csatlakoztassa az egyes atomokat a központi atomhoz egyetlen kötéssel (egy elektronpárral).
Lewis diagram látható. A központi atom szén, amely egy oxigénhez és két hidrogénhez kapcsolódik.
  • 3. lépés: ossza el a fennmaradó elektronokat magányos párként a terminális atomokon (kivéve a hidrogént), kitöltve egy oktettet minden atom körül.
  • 4. lépés: nem szükséges, mivel az összes elektront elhelyezték. A szénnek azonban nincs oktettje,
  • 5. lépés: Rendezze át a külső atomok elektronjait, hogy több kötést hozzon létre a központi atommal annak érdekében, hogy oktetteket kapjon, ahol csak lehetséges.

1. példa: Lewis struktúrák írása

a NASA Cassini-Huygens missziója nagy mennyiségű mérgező hidrogén-cianidot (HCN) észlelt a Titánon, a Szaturnusz egyik holdján. Melyek ezeknek a molekuláknak a Lewis-szerkezete?

1.lépés megjelenítése

1. lépés: Számolja ki a vegyértékelektronok számát.
HCN: (1 × 1) + (4 × 1) + (5 × 1) = 10

2.lépés megjelenítése

2. lépés. Rajzolj egy csontvázat, és kösse össze az atomokat egyetlen kötéssel. Ne feledje, hogy H soha nem központi atom:

3. lépés megjelenítése

3. lépés: ahol szükséges, ossza el az elektronokat a terminális atomokhoz:

HCN: hat elektron N-re helyezve

4. lépés megjelenítése

4. lépés: szükség esetén helyezze a maradék elektronokat a központi atomra:

HCN: nem maradnak elektronok

5. lépés megjelenítése

5. lépés: Szükség esetén rendezze át az elektronokat, hogy több kötést képezzen annak érdekében, hogy minden atomon oktett legyen:
HCN: további két C–N kötést képezzen

ellenőrizze a tanulást

a szén-dioxid, a CO2, a fosszilis tüzelőanyagok elégetésének terméke. A CO2 szerepet játszik a globális éghajlatváltozásban. Mi a CO2 Lewis szerkezete?

válasz megjelenítése

a Vegyértékelektronikai struktúrák megjeleníthetők Lewis-szimbólumok (atomok és monatomikus ionok) és Lewis-struktúrák (molekulák és poliatomikus ionok) rajzolásával. Magányos párokat, párosítatlan elektronokat, valamint egy -, kettős vagy hármas kötéseket használnak annak jelzésére, hogy a vegyérték elektronok hol helyezkednek el az egyes atomok körül Egy Lewis-struktúrában. A legtöbb szerkezet—különösen azok, amelyek második sorelemeket tartalmaznak-engedelmeskedik az oktettszabálynak, amelyben minden atomot (kivéve H) nyolc elektron vesz körül. Az oktett szabály alóli kivételek a páratlan elektronmolekulák (szabad gyökök), az elektronhiányos molekulák és a hipervalens molekulák esetében fordulnak elő.

gyakorlatok

  1. írja be a Lewis szimbólumokat az alábbi ionok mindegyikére:
    1. As3 –
    2. I –
    3. Be2+
    4. O2 –
    5. Ga3+
    6. Li +
    7. N3–
  2. számos monatomikus Ion található a tengervízben, beleértve az alábbi elemlistából képződött ionokat is. Írja be a Lewis szimbólumokat a következő elemekből képződött monatomi ionokra:
    1. Cl
    2. Na
    3. Mg
    4. Ca
    5. K
    6. Br
    7. Sr
    8. F
  3. írja be az alábbi ionos vegyületek ionjainak Lewis-szimbólumait és annak az atomnak a Lewis-szimbólumait, amelyből ezek képződnek:
    1. MgS
    2. Al2O3
    3. GaCl3
    4. K2O
    5. Li3N
    6. KF
  4. az alábbiakban felsorolt Lewis-struktúrákban az M és az X a periódusos rendszer harmadik periódusának különböző elemeit képviseli. Írja be az egyes vegyületek képletét az egyes elemek kémiai szimbólumaival:
    1. két Lewis szerkezet látható egymás mellett, mindegyiket zárójelek veszik körül. A bal oldali szerkezet az M szimbólumot mutatja, felülírva két pozitív előjellel. A jobb oldalon az X szimbólum látható, amelyet négy magányos elektronpár vesz körül, a zárójelen kívül két negatív előjellel felülírva.
    2. két Lewis szerkezet látható egymás mellett, mindegyiket zárójelek veszik körül. A bal oldali szerkezet az M szimbólumot mutatja, felülírva három pozitív előjellel. A jobb oldali szerkezet az X szimbólumot mutatja, amelyet négy magányos elektronpár vesz körül, felülírott negatív előjellel, a zárójelen kívül pedig három feliratkozással.
    3. két Lewis szerkezet látható egymás mellett, mindegyiket zárójelek veszik körül. A bal oldali szerkezet az M szimbólumot mutatja, felülírott pozitív előjellel, a zárójelen kívül pedig egy feliratkozott kettővel. A jobb oldali szerkezet az X szimbólumot mutatja, amelyet négy magányos elektronpár vesz körül, a zárójeleken kívül két negatív előjellel felülírva.
    4. két Lewis szerkezet látható egymás mellett, mindegyiket zárójelek veszik körül. A bal oldali szerkezet az M szimbólumot mutatja, felülírva három pozitív előjellel,a zárójelen kívül pedig kettővel. A jobb oldali szerkezet az X szimbólumot mutatja, amelyet négy magányos elektronpár vesz körül, két negatív előjellel felülírva, hármat pedig a zárójelen kívül.
  5. írja be a Lewis szerkezetét a P kétatomos molekulához2, a magas hőmérsékletű foszforgőzben található foszfor instabil formája.
  6. írja Lewis struktúrák a következő:
    1. H2
    2. HBr
    3. PCl3
  7. írja Lewis struktúrák a következő:
    1. O2
    2. H2CO
    3. AsF3
    4. SiCl4
kiválasztott válaszok

1. Az egyes ionokra vonatkozó Lewis-szimbólum a következő:

  1. nyolc elektron:
    a Lewis-pontdiagram az arzén szimbólumát mutatja, A S, nyolc ponttal körülvéve, felülírva három negatív jelet.
  2. nyolc elektron:
    a Lewis-pontdiagram a jód szimbólumát mutatja, I, nyolc ponttal körülvéve, felülírva negatív előjellel.
  3. nincs elektron Be2+
  4. nyolc elektron:
    a Lewis-pontdiagram az oxigén szimbólumát mutatja, o, nyolc ponttal körülvéve, és két negatív előjellel felülírva.
  5. nincsenek elektronok Ga3+
  6. nincsenek elektronok Li+
  7. nyolc elektron:
    a Lewis-pontdiagram a nitrogén, N szimbólumát mutatja, amelyet nyolc pont vesz körül, és három negatív előjelet felülír.

3. A Lewis szimbólumok a következők:

  1. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon az M G szimbólum látható, felülírva két pozitív előjellel, míg a jobb oldalon az S szimbólum látható, amelyet nyolc pont vesz körül, a felülírva két negatív előjellel.
  2. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon az a szimbólum látható, három pozitív előjellel felülírva, míg a jobb oldalon az O szimbólum látható, nyolc ponttal körülvéve, felülírva két negatív előjellel.
  3. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon a g a szimbólum látható, felülírva három pozitív előjellel, míg a jobb oldalon a C l szimbólum látható, amelyet nyolc pont vesz körül, felülírva negatív előjellel.
  4. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon a K szimbólum látható felülírott pozitív előjellel, míg a jobb oldalon az O szimbólum látható, amelyet nyolc pont vesz körül, és egy felülírott két negatív előjellel.
  5. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon az L i szimbólum látható felülírott pozitív előjellel, míg a jobb oldalon az n szimbólum látható, amelyet nyolc pont vesz körül, a felülírott három negatív előjellel.
  6. két Lewis struktúra látható. A bal oldalon a K szimbólum látható felülírott pozitív előjellel, míg a jobb oldalon az F szimbólum látható, amelyet nyolc pont vesz körül, felülírva negatív előjellel.

a Lewis-diagram két foszforatomot mutat, amelyek hármasan kapcsolódnak egymáshoz, mindegyik egy magányos elektronpárral.

7. A Lewis-struktúrák a következők:

  1. O2:
    a Lewis-szerkezet két oxigénatomot mutat kettős kötésben, és mindegyiknek két magányos elektronpárja van.
    ebben az esetben a Lewis-szerkezet nem megfelelő annak a ténynek a ábrázolására, hogy a kísérleti vizsgálatok két párosítatlan elektront mutattak ki minden oxigénmolekulában.
  2. H2CO:
    a Lewis-szerkezet egy szénatomot mutat, amely egyszeresen kötődik két hidrogénatomhoz és kétszeresen kötődik egy oxigénatomhoz. Az oxigénatomnak két magányos elektronpárja van.
  3. AsF3:
    Egy Lewis-szerkezet három fluor-atomhoz egyetlen arzénatomot mutat. Minden fluor atomnak van egy magányos elektronpárja.
  4. SiCl4:
    a Lewis-szerkezet egy szilíciumatomot mutat, amely négy klóratomhoz kötődik. Minden klóratomnak három magányos elektronpárja van.
    két Lewis szerkezet látható. A bal oldalon egy szénatom látható, amely négy klóratomhoz van kötve, mindegyik három magányos elektronpárral rendelkezik. A jobb oldalon egy szénatom látható, amely kétszer kötődik egy oxigénatomhoz, amelynek két magányos elektronpárja van. A szénatom két klóratomhoz is kötődik, amelyek mindegyikének három magányos elektronpárja van.

glosszárium

kettős kötés: kovalens kötés, amelyben két elektronpár megoszlik két atom között

szabad gyök: páratlan számú elektronot tartalmazó molekula

hipervalens molekula: legalább egy főcsoportelemet tartalmazó molekula, amelynek vegyértékhéjában nyolcnál több elektron van

Lewis szerkezet: diagram, amely magányos párokat és elektronpárokat mutat egy molekulában vagy egy ionban

Lewis szimbólum: egy elem vagy egyatomos ion szimbóluma, amely pontot használ az elem vagy ion egyes vegyértékelektronjainak ábrázolására

magányos pár: két (egy pár) vegyértékelektron, amelyeket nem használnak kovalens kötés kialakítására

oktett szabály: iránymutatás, amely kimondja, hogy a főcsoport atomjai olyan struktúrákat alkotnak, amelyekben nyolc vegyértékelektron kölcsönhatásba lép az egyes magokkal, a kötő elektronokat úgy számolva, hogy kölcsönhatásba lépnek a kötés által összekapcsolt mindkét atommal

egyetlen kötés: olyan kötés, amelyben egy egyetlen elektronpár megoszlik két atom között

hármas kötés: kötés, amelyben három elektronpár oszlik meg két atom között

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.