ФОРМАЛНО ПУЊЕЊЕ: ФОРМУЛА, КАКО ТО ИЗРАЧУНАТИ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Формална цхарге (ЦФ) је она која се додељује за атом молекула или јона, што омогућава да објасни своје структуре и хемијска својства на основу њега. Овај концепт подразумева разматрање максималног карактера коваленције у вези АБ; то јест, пар електрона се подељује подједнако између А и Б.

Да бисмо разумели горе наведено, слика испод показује два повезана атома: један је означен словом А, а други словом Б. Као што се види, у пресретању кругова формира се веза са паром ":". У овом хетеронуклеарном молекулу, ако А и Б имају једнаке електронегативности, пар ":" остаје подједнако удаљен од А и Б.

Међутим, пошто два различита атома не могу имати идентична својства, пар ":" привлачи онај који је више негативан. У овом случају, ако је А електронегативнији од Б, пар ":" је ближи А него Б. Супротно се дешава када је Б више негативан од А, а сада се приближава ":" Б.

Дакле, да бисте формалним трошковима додељивали и А и Б, потребно је размотрити први случај (онај на врху слике). Ако би се чисто ковалентна веза АБ прекинула, догодио би се хомолитички прекид, стварајући слободне радикале А · и · Б.

Квалитативне предности употребе формалног терета

Електрони нису фиксни, као у претходном примеру, већ путују и губе се кроз атоме молекула или јона. Ако је то дијатомска молекула, зна се да пар ":" мора да се дели или лута између оба атома; исто се дешава у молекули типа АБЦ, али са већом сложеношћу.

Међутим, када се проучава атом и претпоставља коваленција од сто процената у његовим везама, лакше је утврдити да ли он добија или губи електроне у једињењу. Да бисте одредили овај добитак или губитак, ваше базално или бесплатно стање мора се упоредити са вашим електронским окружењем.

На овај начин је могуће доделити позитиван набој (+) ако атом изгуби електрон, или негативан набој (-) када, напротив, добије електрон (знакови морају бити написани унутар круга).

Дакле, иако се електрони не могу тачно поставити, ови формални (+) и (-) набоји на структурама у већини случајева одговарају очекиваним хемијским својствима.

Односно, формални набој атома уско је повезан са молекуларном геометријом његове околине и његовом реактивношћу у једињењу.

Формула и како то израчунати

Да ли су формалне оптужбе додељене произвољно? Одговор је не. За то се добитак или губитак електрона мора израчунати претпостављајући чисто ковалентне везе, а то се постиже следећом формулом:

ЦФ = (групни број атома) - (број веза које формира) - (број неповезаних електрона)

Ако атом има ЦФ са вредности +1, додељује му се позитиван набој (+); док ако имате ЦФ са вредности -1, тада му се додељује негативни набој (-).

Да бисте правилно израчунали ЦФ, морате следити следеће кораке:

- Пронађите у којој групи се атом налази у периодичној табели.

- Пребројите број обвезница које он формира код својих суседа: двоструке обвезнице (=) вреде две, а троструке обвезнице вредне три (≡).

- На крају, пребројите број непоражених електрона, што се лако може приметити код Левисових структура.

Варијације израчуна према структури

С обзиром на линеарни молекул АБЦД, формални набоји за сваки атом могу варирати ако је, на пример, структура записана као: БЦАД, ЦАБД, АЦДБ, итд. То је зато што постоје атоми који, дељењем више електрона (формирањем више веза), добијају позитивне или негативне ЦФ.

Дакле, која од три могуће молекуларне структуре одговара једињењу АБЦД? Одговор је: онај који обично има најниже вредности ЦФ; такође, онај који додељује негативне набоје (-) већини електронегативних атома.

Ако су Ц и Д електронегативнији од А и Б, онда дељењем више електрона они последично добијају позитивне формалне набоје (гледано из мнемолошког правила).

Дакле, најстабилнија структура, и најинтензивнија енергија, је ЦАБД, јер у овом и Ц и Б обликују само једну везу. С друге стране, АБЦД структура и оне које имају Ц или Б које формирају две везе (–Ц– или –Д–) су нестабилније.

Која је од свих структура нестабилнија? АЦДБ, јер не само да Ц и Д формирају две везе, већ и њихови формални негативни набоји (-) су суседни један другом, додатно дестабилизирајући структуру.

Примери формалног израчунавања оптерећења

БФ

Атом бора је окружен са четири атома флуора. Пошто Б припада групи ИИИА (13), недостаје му нешкодовани електрони и формира четири ковалентне везе, њен ЦФ је (3-4-0 = -1). С друге стране, за Ф, елемент групе ВИИА (17), његов ЦФ је (7-6-1 = 0).

За одређивање набоја јона или молекула довољно је додати појединачни ЦФ атома који га чине: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Међутим, ЦФ за Б нема стварно значење; то јест, највиша густина електрона не борави на њему. У стварности, ова густина електрона је распоређена према четири атома Ф, елементу много електронегативнијем од Б.

БеХ

Атом берилијума припада групи ИИА (2), формира две везе и недостаје, опет, необријани електрони. Дакле, ЦФ за Бе и Х су:

ЦФ _Бе = 2-2-0 = 0

ЦФ _Х = 1-1-0 = 0

Учитајте БеХ ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

ЦО (угљен моноксид)

Његова структура Левиса може се представити као: Ц≡О: (иако има и друге резонантне структуре). Понављајући израчунавање ЦФ, овај пут за Ц (групе ИВА) и О (групе ВИА), имамо:

ЦФ _Ц = 4-3-2 = -1

ЦФ _О = 6-3-2 = +1

Ово је пример где формални набоји нису у складу са природом елемената. О је електронегативнији од Ц и због тога не треба да носи позитив.

Остале структуре (Ц = О и ⁽⁺⁾ ЦО ^(-) ), иако су у складу са кохерентним додељивањем наелектрисања, нису у складу са октетним правилом (Ц има мање од осам валентних електрона).

НХ

што више електрона дели Н, позитивнији је његов ЦФ (чак и амонијум јони, будући да нема расположиву енергију да формира пет веза).

Подједнако примењујући израчуне за Н у амонијум јону, амонијаку и амидном јону, тада имамо:

ЦФ = 5-4-0 = +1 (НХ ₄ ⁺ )

ЦФ = 5-3-2 = 0 (НХ ₃ )

И коначно:

ЦФ = 5-2-4 = -1 (НХ ₂ ^- )

То је, у НХ ₂ ^{- Н} има четири даљених електроне, а дели их све када се формира НХ ₄ ⁺ . ЦФ за Х је једнак 0 и стога је ваш обрачун сачуван.

Референце

1. Џејмс. (2018). Кључна вештина: како израчунати формалну накнаду. Преузето 23. маја 2018. године са: мастерорганиццхемистри.цом
2. Др Иан Хунт. Одељење за хемију, Универзитет у Калгари. Свечане оптужбе. Преузето 23. маја 2018, са: цхем.уцалгари.ца
3. Свечане оптужбе. . Преузето 23. маја 2018, са: цхем.уцла.еду
4. Јефф Д. Цронк. Формално пуњење. Преузето 23. маја 2018, са: гувеб2.гонзага.еду
5. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 268-270.
6. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. (Четврто издање, стр. 38). Мц Грав Хилл.
7. Моница Гонзалез. (10. августа 2010. године). Формално пуњење. Преузето 23. маја 2018. године са: куимица.лагуиа2000.цом