CN-Lewisova struktura: kresby, hybridizace, tvar, náboje, dvojice a podrobná fakta

by

CN- je chemický vzorec kyanidu. Spadá pod funkční skupinu kyano, což je pseudohalogenidový anion.

Kyanidová sloučenina obsahuje uhlík a dusík a má různé formy jako kyanid sodný, kyanid draselný, kyanovodík atd. Je to bezbarvý plyn a uvolňuje se různými způsoby, jako jsou produkty rozkladu rostlin, různé mikroorganismy jako bakterie, řasy, houby atd. Při kontaktu s kyselinami se stává nejnebezpečnějším. V tomto úvodníku se dozvídáme o struktuře CN-lewis a jejích podrobných faktech.

Jak nakreslit Lewisovu strukturu pro CN-?

Zatímco body kreslení Lewisovy struktury zaznamenat jako:

  1. Výpočet celkových valenčních elektronů přítomných ve struktuře.
  2. Vyberte prvek s nejnižší elektronegativitou pro centrální polohu ve struktuře.
  3. Proveďte vazbu mezi všemi prvky přítomnými ve struktuře.

Chemický vzorec kyanidu je CN-.

Molekulová hmotnost CN- je 26.02 g mol-1.

Molekulární geometrie CN- je lineárního tvaru.

CN- má sp hybridizaci.

CN- je polární povahy.

Existují dva prvky, které se podílejí na tvorbě CN- Lewisova struktura tj. dusík (N) a uhlík (C), který je spojen trojnými vazbami. V CN- Lewisova struktura, má dva osamocené elektronové páry, každý na atomech uhlíku a dusíku.

  1. Celkové valenční elektrony výpočtu CN-.molekul

Nejprve vypočítejme celkový počet valenčních elektronů dostupných na molekule CN-. Podle periodické tabulky spadá atom uhlíku pod 14th skupina periodické tabulky a atom dusíku spadá pod 15th skupina periodické tabulky. Takže atomy uhlíku i dusíku mají 4 a 5 valenčních elektronů.

Při výpočtu valenčních elektronů na CN- Lewisova struktura, musíme přidat 1 pro mínus (-) náboj na CN-ion.

Proto atomy uhlíku valenční elektrony = 4

                   Atomy dusíku valenční elektrony = 5

Celkový CN- valenční elektrony = 4 (C) + 5 (N) + 1 (-) = 10

Proto CN- Lewisova struktura má celkem deset valenčních elektronů.

CN-lewisova struktura
CN-lewisova struktura znázorňující deset valenčních elektronů
  1. Prvek s nejnižší elektronegativitou pro centrální polohu

Ve struktuře CN-lewis nemusíme hledat prvky s nejnižší elektronegativitou. Protože molekula CN- obsahuje pouze dva prvky uhlík a dusík. U sloučenin obsahujících pouze dva prvky tedy není potřeba centrální pozice. Můžeme je postavit vedle sebe.

2 CN
CN-lewis structure zobrazující prvky umístěné vedle sebe
  1. Spojení mezi všemi prvky

V tomto kroku musíme vytvořit vazbu mezi všemi prvky přítomnými ve struktuře. Takže v molekule CN- musíme vytvořit jednoduchou vazbu v uhlíku a dusíku, abychom je navzájem spojili.

3 CN
CN-lewisova struktura ukazující jednoduchou vazbu

Proto jsme do vazby prvků zapojili dva elektrony z deseti valenčních elektronů CN- iontů. Jak se dva elektrony stanou elektronovými vazbami z deseti elektronů, tak nyní zbývá pro distribuci pouze osm elektronů CN-lewisova struktura.

CN- pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Abychom dodrželi oktetové pravidlo, musíme rozmístit všechny zbývající valenční elektrony v atomech uhlíku a dusíku CN-lewisovy struktury. Nejprve naplňte elektrony nejvíce elektronegativním atomem CN-lewisovy struktury. Zde je N svou povahou elektronegativnější než C, takže nejprve začněte vkládat elektrony na atom dusíku.

Atom dusíku má již dva elektrony v jednom páru vazby s atomem C potřebuje více šesti elektronů, aby naplnil svůj oktet. Takže po naplnění šesti elektronů na atom N zbývají pouze dva elektrony pro další sdílení s atomem uhlíku.

Takže zbývající dva elektrony se umístí na atom uhlíku, po umístění všech osmi elektronů na CN-lewisovu strukturu dostaneme následující strukturu.

4 CN
CN-lewisova struktura ukazující sdílení osmi valenčních elektronů

Ve výše uvedené struktuře se N zdá spokojené, protože má osm elektronů ve svém vnějším obalu, tj. úplný oktet, ale atom uhlíku není spokojen, protože má pouze čtyři elektrony. Takže musíme uspokojit oba atomy C a N rovnoměrným rozdělením elektronů, abychom dokončili jeho oktet.

Takže k tomu musíme vytvořit více kovalentních vazeb mezi atomy C a N, abychom splnili jeho oktet. Protože atom uhlíku má méně elektronů, musíme osamocené elektronové páry dusíku přeměnit na páry vazeb, abychom získali kovalentní vazby. Nyní dostáváme následující strukturu.

5 CN
CN-lewisova struktura ukazující konverzi osamělých párových elektronů na vazebné páry na úplný oktet

Takže ve výše uvedené struktuře se dva osamocené elektronové páry dusíku převedou na dva vazebné páry, aby se dokončil oktet uhlíku. Nyní mají atomy uhlíku i dusíku struktury CN-lewsi kompletní oktety.

CN- Lewisova struktura formálních poplatků

Pokud mají atomy v jakékoli Lewisově struktuře malý formální náboj, pak je v Lewisově struktuře větší stabilita. Výpočtový vzorec pro výpočet formálního náboje libovolných atomů v Lewisově diagramu je následující:

Formální náboj = (valenční elektrony – nevazebné elektrony – ½ vazebných elektronů)

Pojďme vypočítat formální poplatky na struktuře CN-lewis. Nejprve tedy musíme vypočítat formální náboj atomu uhlíku.

Atom uhlíku: Valenční elektrony na uhlíku = 04

                       Nevazebné elektrony na uhlíku = 02

                       Vazba elektronů s uhlíkem =06

Formální náboj na uhlíku = (4 – 2 – 6/2) = -1

Na atomu uhlíku je tedy -1 formální náboj.

Atom dusíku:Valenční elektron na atomu dusíku = 05

                        Nevazebný elektronový pár na atomu dusíku = 02

                        Vazebné elektrony na atomu dusíku =06

Formální náboj na dusíku = (05 – 02 – 6/2) = 0

Proto atom dusíku CN- Lewisova struktura má nulový formální náboj.

Z toho tedy vyplývá, že CN- Lewisova struktura má -1 formální náboj na něm.

6 CN
CN- Lewisova struktura ukazuje -1 formální poplatek

CN-lewisova struktura osamocených párů

V CN-lewisově struktuře jsou celkem dva osamocené elektronové páry, tj. jeden na atomu uhlíku a jeden na dusíku po kompletní distribuci valenčních elektronů v molekule CN-.

Tedy celkem dva osamocené elektrony páry jsou přítomny na CN-lewisově struktuře.

CN- tvar Lewisovy struktury

Chcete-li zjistit tvar jakékoli Lewisovy struktury pokud jsou v jakémkoli molekulárním diagramu přítomny více než dva prvky, musíme se řídit notacemi teorie VSEPR. Zde jsou v CN-lewisově struktuře přítomny pouze dva základní prvky, tj. uhlík a dusík. Obecný vzorec pro CN- Lewisova struktura je AXE.

Podle geometrie iontů v teorii VSEPR má CN- ion lineární tvar. V CN- Lewisova strukturaexistuje symetrická distribuce valenčních elektronů na atomech uhlíku i dusíku za vzniku aniontu. Molekula CN- má také stejné osamocené elektronové páry. Pro udržení stability struktury a snížení odpuzování mezi atomy je tedy pro CN-lewisovu strukturu nejvhodnější lineární tvar.

Takže CN- Lewisova struktura má lineární tvar podle teorie VSEPR.

CN- Hybridizace

Již jsme diskutovali o elektronegativitách molekul CN-, formálních nábojích a jejich molekulární geometrii a tvaru. Nyní diskutujeme o hybridizaci CN- iontů.

Pokud vidíme CN-lewisovu strukturu, vidíme tvorbu trojné vazby v atomu uhlíku a atomu dusíku, což ukazuje na přítomnost jedné vazby sigma (σ) a dvou vazeb pi (π) ve struktuře CN-. Vazba pí se neúčastní hybridizace struktury CN-, protože její tvorba se provádí vzájemným překrýváním orbitalů p. Sigma (σ) vazba má end-to-end překrytí 2 orbitalů.

Hybridizace jakékoli struktury je založena na jejím sterickém čísle. Hybridizace struktury CN-lewsi je založena na sterickém čísle atomu uhlíku i atomu dusíku.

Součet celkového počtu vázaných prvků spojených s centrálním atomem a jeho osamělými elektronovými páry je sterické číslo.

Sterické číslo CN- = (počet vázaných prvků nebo atomů připojených k centrálnímu prvku + centrální atom s osamoceným párem elektronů)

Vzhledem k tomu, že ve struktuře CN- není žádný centrální atom a přítomnost pouze jedné sigma vazby a jednoho osamoceného elektronového páru pro oba prvky molekuly CN-, tj. C a N.

Stérické číslo pro CN- = 1 (σ) + 1 (osamocený pár elektronů c a N)

Proto pro CN- Lewisova struktura hybridizace je sp. Orbitaly s a p atomů uhlíku a dusíku fúzovaly za vzniku sigma (σ) vazby v CN-lewisově struktuře.

CN- rezonance Lewisovy struktury

CN- Lewisova struktura může ukázat dvě možné rezonanční struktury. Již víme, že molekula CN- má deset valenčních elektronů, tj. čtyři elektrony z C, pět elektronů z N a jeden elektron navíc pro záporný náboj CN-. Takže dvě možné rezonanční struktury CN-iontu mohou být takové, jak je ukázáno níže.

7 CN
CN-lewisova struktura ukazuje dvě možné rezonance

Rezonanční struktura na levé straně má trojnou vazbu mezi C a N a má také osamocený elektronový pár na obou atomech. Na N je nulový formální náboj a na C -1 formální náboj, protože N vyžaduje 5 elektronů a kterých získá celkem 5 ze dvou osamělých elektronových párů a tří vazebných párů. Podobně C vyžaduje 4 elektrony, ale také získá celkem 5, tj. dva z osamělého elektronového páru a jeden z každého tří vazebných párů.

Rezonanční struktura na pravé straně ukazuje dvojnou vazbu v C a N se dvěma osamocenými elektronovými páry na N a jedním osamělým elektronovým párem na C. V této struktuře má atom N -1 formální náboj, protože má celkem šest elektronů, tj. dva z párů vazeb a čtyři z osamělých elektronových párů.

Pokud porovnáme obě rezonanční struktury, první levostranná struktura přispívá k rezonanci více, než že má záporný náboj na atomu C, který je méně elektronegativní než N. K tomuto zápornému náboji dochází v důsledku tvorby trojné vazby v C a atomů N, což je jeho velký faktor pro stabilitu.

Ale podle pravidla rezonanční struktury by maximální kovalentní vazby měly být ve stabilní rezonanční struktuře s plným oktetem všech přítomných prvků.

Struktura na levé straně je tedy svou povahou stabilnější než struktura na pravé straně, protože má více kovalentních vazeb.

CN- polární nebo nepolární

Nyní pojďme diskutovat o polární/nepolární povaze CN- struktury. Pokud vidíme rozdíl elektronegativit atomu C a N, atom C má elektronegativitu 2.55 a atom dusíku má elektronegativitu 3.04, takže rozdíl elektronegativit je 0.49.

Takže podle Paulingsova pravidla, pokud je rozdíl elektronegativity mezi 0.4 až 1.7, pak vazba spadá do polární povahy. Dokonce i atom C nese částečný kladný náboj a stává se o něco elektropozitivnějším ve srovnání s dusíkem, protože dusík má na sobě částečně záporný náboj.

Trojná vazba iontu CN- mírně působí jako polární vazba a iontová povaha molekul CN- mu dává schopnost interagovat s jinými polárními rozpouštědly, jako je H2O atd. CN-lewisova struktura tedy vykazuje polární povahu.

CN- úhel vazby Lewisovy struktury

CN-lewisova struktura má stejnou distribuci valenčních elektronů a elektronů s osamělým párem na atomu uhlíku i dusíku, takže tvoří stabilní. Také molekulární geometrie a tvar CN- Lewisova struktura je lineární.

Vazebný úhel CN-lewisovy struktury je tedy 180 stupňů.

CN- Použití

  • Kyanid se používá v papírenském průmyslu.
  • Kyanid se používá v textilním průmyslu.
  • Kyanid se používá při výrobě plastů.
  • Kyanid se používá při vyvolávání fotografií.
  • V metalurgii se kyanidové soli používají jako čistič kovů, pro galvanické pokovování atd.
  • Kyanid se také používá k odstranění zlata z rudy.
  • Kyanidový plyn se používá k likvidaci hmyzu a škůdců z budov, domů a lodí.
  • Zyklob B, což je forma kyanovodíku, byl použit Německem ve druhé světové válce jako genocidní činidlo.
  • Kyanovodík s některými dalšími chemikáliemi byl použit v íránsko-irácké válce v 1980. letech XNUMX. století
  • Část kyanidu se používá v průmyslu výroby šperků a potravinářských přísad.
  • Kyanid nelze použít jako běžnou chemickou látku, protože je pro lidské tělo velmi nebezpečné vdechovat.

Také čtení: