Hoe een Lewis-structuur te tekenen (uitzondering op de octetregel)

Octetregel uitzondering

Dit is een Lewis-structuur van ICl3. Todd Helmenstine

Lewis-puntstructuren zijn nuttig om de geometrie van een molecuul te voorspellen. Soms volgt een van de atomen in het molecuul de octetregel voor het rangschikken van elektron paren rond een atoom. In dit voorbeeld worden de stappen gebruikt die worden beschreven inHoe een Lewis-structuur te tekenenom een ​​Lewis-structuur van een molecuul te tekenen waarbij één atoom een ​​is uitzondering op de octetregel .

Herziening van het tellen van elektronen

Het totale aantal elektronen in een Lewis-structuur is de som van de valentie-elektronen van elk atoom. Onthoud: niet-valentie-elektronen worden niet getoond. Nadat het aantal valentie-elektronen is bepaald, volgt hier de lijst met stappen die normaal worden gevolgd om de stippen rond de atomen te plaatsen:

1. Verbind de atomen door enkele chemische bindingen.
2. Het aantal te plaatsen elektronen is t-2n , waar t is het totale aantal elektronen en n is het aantal enkele bindingen. Plaats deze elektronen als eenzame paren, beginnend met buitenste elektronen (naast waterstof) totdat elke buitenste elektronen 8 elektronen heeft. Plaats eenzame paren eerst op de meeste elektronegatieve atomen.
3. Nadat alleenstaande paren zijn geplaatst, kunnen centrale atomen een octet missen. Deze atomen vormen een dubbele binding. Verplaats een alleenstaand paar om de tweede binding te vormen.
   Vraag:
   Teken de Lewis-structuur van het molecuul met molecuulformule ICl₃.
   Oplossing:
   Stap 1: Zoek het totale aantal valentie-elektronen.
   Jodium heeft 7 valentie-elektronen
   Chloor heeft 7 valentie-elektronen
   Totale valentie-elektronen = 1 jodium (7) + 3 chloor (3 x 7)
   Totale valentie-elektronen = 7 + 21
   Totale valentie-elektronen = 28
   Stap 2: Vind het aantal elektronen dat nodig is om de atomen 'gelukkig' te maken
   Jodium heeft 8 . nodig valentie-elektronen
   Chloor heeft 8 valentie-elektronen nodig
   Totale valentie-elektronen om 'gelukkig' te zijn = 1 jodium (8) + 3 chloor (3 x 8)
   Totale valentie-elektronen om 'gelukkig' te zijn = 8 + 24
   Totale valentie-elektronen om 'gelukkig' te zijn = 32
   Stap 3: Bepaal het aantal bindingen in het molecuul.
   aantal bindingen = (Stap 2 - Stap 1)/2
   aantal bindingen = (32 - 28)/2
   aantal bindingen = 4/2
   aantal bindingen = 2
   Dit is hoe een uitzondering op de octetregel te identificeren? . Er zijn niet genoeg bindingen voor het aantal atomen in een molecuul. ICl₃moet drie bindingen hebben om de vier atomen aan elkaar te binden. Stap 4: Kies een centraal atoom.
   Halogenen zijn vaak de buitenste atomen van een molecuul. In dit geval zijn alle atomen halogenen. Jodium is de minst elektronegatief van de twee elementen. Gebruiken jodium als centraal atoom .
   Stap 5: Teken een skeletstructuur .
   Aangezien we niet hebben genoeg banden om alle vier de atomen met elkaar te verbinden, verbind je het centrale atoom met de andere drie met drie enkele obligaties .
   Stap 6: Plaats elektronen rond buitenste atomen.
   Vul de octetten rond de chlooratomen in. Elk chloor moet zes elektronen krijgen om hun octetten te voltooien.
   Stap 7: Plaats de resterende elektronen rond het centrale atoom.
   Plaats de resterende vier elektronen rond het jodiumatoom om de structuur te voltooien. De voltooide structuur verschijnt aan het begin van het voorbeeld.

Beperkingen van Lewis-structuren

Lewis-structuren kwamen voor het eerst in gebruik in het begin van de twintigste eeuw toen chemische binding slecht werd begrepen. Elektronenpuntdiagrammen helpen de elektronische structuur van moleculen en chemische reactiviteit te illustreren. Het gebruik ervan blijft populair bij scheikundedocenten die het valentie-bindingsmodel van chemische bindingen introduceren en ze worden vaak gebruikt in de organische chemie, waar het valentie-bindingsmodel grotendeels geschikt is.

Op het gebied van anorganische chemie en organometaalchemie komen gedelokaliseerde moleculaire orbitalen echter veel voor en Lewis-structuren voorspellen het gedrag niet nauwkeurig. Hoewel het mogelijk is om een ​​Lewis-structuur te tekenen voor een molecuul waarvan empirisch bekend is dat het ongepaarde elektronen bevat, leidt het gebruik van dergelijke structuren tot fouten bij het schatten van de bindingslengte, magnetische eigenschappen en aromaticiteit. Voorbeelden van deze moleculen zijn moleculaire zuurstof (O_twee), stikstofmonoxide (NO) en chloordioxide (ClO_twee).

Hoewel Lewis-structuren enige waarde hebben, wordt de lezer geadviseerd valentiebindingstheorie en moleculaire orbitaaltheorie beter werk kunnen doen door het gedrag van valentie-schilelektronen te beschrijven.

bronnen

• Lever, ABP (1972). 'Lewis Structures en de Octet-regel. Een automatische procedure voor het schrijven van canonieke formulieren.' J. Chem. opvoeden . 49 (12): 819. doi: 10.1021/ed049p819
• Lewis, GN (1916). 'Het atoom en de molecuul.' J. Ben. Chem. Soc . 38 (4): 762-85. doei: 10.1021/ja02261a002
• Miessler, GL; Tarr, DA (2003). Anorganische Chemie (2e ed.). Pearson Prentice-Hall. ISBN 0-13-035471-6.
• Zumdahl, S. (2005). Chemische principes . Houghton-Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.