CO2 Lewis Struktura, charakteristika: 13 faktů, které byste měli vědět

Tento článek obsahuje podrobná fakta o 13 důležitých faktorech CO2 včetně Lewisovy struktury CO2, úhlu vazby, tvaru atd.

V Lewisově struktuře CO2 je tvar molekuly lineární. Všechny atomy molekuly CO2 leží ve stejné rovině. Centrální atom c je zde sp hybridizován a mezi atomy C a O jsou dvě sigma vazby a dvě π vazby. Díky své symetrické struktuře je molekula nepolární.

Délka vazby CO je přibližně 116 pm. Vzhledem k charakteru dvojné vazby se délka vazby snižuje. Samotná molekula je neutrální, ale ve vodném prostředí působí jako kyselina.

Některá důležitá fakta o CO2

Ve fyzikálním stavu je CO2 bezbarvá plynná molekula. Je téměř o 50 % hustší než normální vzduch.

Molární hmotnost molekuly CO2 je 44.03 g/mol. Jelikož se jedná o molekulu plynu, má tlak par a hodnota tlaku par je 5.72 MPa při 30⁰ C teplota. Krystalová struktura této molekuly je trigonální, ale geometrie je lineární. Při -78.5⁰ C teploty, přechází do svého pevného skupenství a teplota je tak nízká a pak se volá Suchý led. V mnoha organických reakcích bude vyžadován suchý led.

Plné spalování C za přítomnosti kyslíku pod širým nebem poskytuje CO2. CO2 je také vedlejším produktem průmyslové výroby H by stem.

C+O₂ = CO₂

1. Jak nakreslit Lewisovu strukturu CO2?

Lewisova tečková struktura je velmi důležitý parametr pro každou kovalentní molekulu. Pomáhá zjistit geometrii, vazebný úhel a několik valenčních elektronů molekuly.

NA nakreslete Lewisovu strukturu CO2 musíme provést několik kroků.

Nejprve bychom měli spočítat celkový počet valenčních elektronů atomů C a O a poté sečíst.

Z elektronické konfigurace má C čtyři elektrony ve svém valenčním obalu a O má šest elektronů. Valenční elektrony se počítají v CO2 Lewisova struktura bude 4+6+6 = 16. Podle oktetového pravidla bude potřeba elektronů 3*8 =24 elektronů a nedostatek elektronů bude 24-16 = 8 elektronů a vazba bude vyžadovat 8/2 = 4 vazby. Takže v Lewisově struktuře CO2 budou vyžadovány minimálně 4 vazby.

Lewisova struktura CO2 — **CO2 Lewisova struktura**

Takže spojíme C a dva atomy O jednoduchými vazbami a k dokončení oktetu přidáme vícenásobné vazby mezi atomy C a O. Nakonec existují dvě sigma vazby a dvě π vazby jsou přítomny mezi atomy C a O.

Na základě náboje a menší elektronegativity C bude centrální atom a O jsou koncové atomy.

Nyní jsme přiřadili osamělý pár nad příslušnými atomy. C nemá ve svém valenčním obalu žádný elektron I navíc po vytvoření vícenásobné vazby. Nemá tedy žádné osamocené páry. Ale O má po vytvoření vazby čtyři elektrony navíc a existují jako dva páry osamělých párů nad atomy O. Molekula je neutrální, takže na ni není třeba přidávat kladný nebo záporný náboj.

2. Tvar Lewisovy struktury CO2

CO2 tvar Lewisovy struktury lze předpovědět z teorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion). Podle této teorie, pokud má molekula společný vzorec typu AX2, pak je obecně přijata lineární struktura, pokud centrální atom nemá žádné osamocené páry.

V CO2 Lewisova struktura, pro jednoduchou vazbu jsou počty elektronů 2+2=4 elektrony. Takže podle teorie VSEPR, pokud počet elektronů pro kovalentní molekulu bude 4, přijme lineární strukturu. CO2 je také molekula typu AX2 a centrální C nemá žádné osamocené páry.

K dokončení oktetu budou přidány dvě násobné vazby. C je centrální atom a dva O jsou umístěny na dvou stranách C v koncové poloze.

Viz také Cf2h2 Lewisova struktura, Hybridizace: 9 faktů, které neznáte!

3. Valenční elektrony CO2

V Lewisově struktuře CO2 mají C a O ve svém nejvzdálenějším orbitalu několik elektronů, které se mohou podílet na tvorbě vazby, a tímto elektronem mohou dokončit svůj oktet. Tyto elektrony jsou známé jako Valence elektrony.

Vypočítat valenční elektrony v CO2 Lewisova struktura, musíme vidět elektronickou konfiguraci C a O. C je prvek IVA a O je prvek VIA v periodické tabulce. Elektronická konfigurace C a O jsou [He]2s²2p² a [On] 2s²2p⁴. Takže C má čtyři elektrony a O má šest elektronů ve svém příslušném valenčním obalu. Tyto elektrony jsou jejich valenčními elektrony, protože tyto elektrony se budou podílet na tvorbě vazby.

Tedy celkový počet valenčních elektronů v CO2 Lewisova struktura je 4+(6*2)= 16 elektronů.

4. CO2 Lewisova struktura osamocené páry

Po sčítání valenčních elektronů pro CO2 Lewisovu strukturu je nutné vypočítat osamocené páry molekuly. Osamělé páry jsou také přítomny ve valenčním obalu, ale nepodílejí se na tvorbě vazby.

C je skupina 2^nd období 14^th prvek, takže má čtyři elektrony ve svém nejvzdálenějším obalu a všechny elektrony jsou zapojeny do sigma a také π vazby se dvěma atomy O. Takže ve svém valenčním obalu nemá žádné elektrony navíc, takže C je nedostatek osamělých párů.

Ale O je skupina 2^nd období 16^th prvek a má šest elektronů ve svém valenčním 2s orbitálu a ze šesti elektronů se dva podílejí na tvorbě dvojné vazby s atomem C. Má tedy ve svém valenčním obalu čtyři elektrony, které se neúčastní tvorby vazby, a tyto čtyři elektrony existují jako dva páry osamocených párů nad každým atomem O.

Celkový počet osamocených párů v Lewisově struktuře CO2 pro dva atomy O je tedy 2*2 = 4 páry osamělých párů.

5. Pravidlo oktetu Lewisovy struktury CO2

C, stejně jako O, se snaží dokončit svůj valenční orbital přijetím čtyř a dvou elektronů. Po přijetí elektronů bude jejich elektronická konfigurace stejná jako nejbližší konfigurace vzácných plynů. Toto se nazývá oktetové pravidlo.

C potřebuje ve svém valenčním obalu čtyři elektrony, takže sdílí čtyři elektrony se dvěma atomy O vytvořením dvou sigma vazeb a dvou π vazeb, aby dokončil svůj oktet.

Opět platí, že pro O je to skupina 16^th prvek a má šest elektronů ve svém valenčním obalu a potřeboval dva další k dokončení jeho oktetu. Takže vytvořilo jednu sigma a jednu π vazbu s c pro sdílení elektronů a dokončení jeho oktetu.

6. CO2 Lewisova struktura formální poplatek

Formální náboj CO2 je patrný bez ohledu na to, zda je molekula nabitá nebo ne. Výpočet formálního poplatku za CO2 Lewisova struktura za předpokladu stejné elektronegativity každého atomu v molekule, jako je C a O.

Formální poplatek je hypotetický koncept a má zvláštní vzorec k určení.

Vzorec, který můžeme použít k výpočtu formálního poplatku, FC = N_v - N_lp -1/2 N_bp

Kde N_vje počet elektronů ve valenčním obalu nebo nejvzdálenějším orbitalu, N_lpje počet elektronů v osamoceném páru a N_bp je celkový počet elektronů, které se podílejí pouze na tvorbě vazby.

V Lewisově struktuře CO2 jsou C a O různé substituenty, takže musíme vypočítat formální náboj atomů C a o jednotlivě pomocí výše uvedeného vzorce.

Formální náboj nad C je 4-0-(8/2) = 0

Počet valenčních elektronů pro C je 4, neexistují žádné osamocené páry nad C a C tvoří čtyři vazby, takže ve čtyřech vazbách je zahrnuto osm elektronů.

Formální náboj nad O je 6-4-(4/2) = 0

Viz také 7 důležitých příkladů monoatomických iontů, které potřebujete vědět

O má ve svém valenčním obalu šest elektronů a čtyři elektrony jsou ve dvou párech osamělých párů. O tvoří dvě vazby s C a každá vazba obsahuje dva elektrony, takže ve dvou vazbách jsou zapojeny čtyři elektrony.

Z výše uvedeného výpočtu tedy můžeme říci, že žádný formální neexistuje náboj přítomných jednotlivých atomů sop CO2 Lewisovy struktury je neutrální.

7. Úhel vazby CO2 Lewisovy struktury

V CO2 Lewisova struktura, OCO vazebný úhel je 1800, což je pro lineární geometrii. Vazebný úhel je pro každou kovalentní molekulu důležitým parametrem pro správné uspořádání jednotlivých atomů v prostoru.

Z teorie VSEPR, pokud je molekula AX₂ typu a centrální atom nemá žádné osamocené páry, pak je vazebný úhel molekuly 180⁰což odráží její lineární strukturu. Lewisova struktura CO2 je AX₂ typu a molekula přijímá lineární strukturu, takže se očekává, že úhel vazby OCO bude 180⁰.

Dva atomy O nesou osamocené páry, které jsou velmi daleko od sebe, takže není šance na odpuzování osamělých párů. Molekula je velmi tuhá díky dvojným vazbám, takže nemohla změnit svůj vazebný úhel ani svou strukturu.

8. Rezonance CO2 Lewisovy struktury

V Lewisově struktuře CO2 budou v rezonanci různé formy kostry. Rezonance je hypotetický koncept, při kterém dochází k delokalizaci elektronových mraků mezi O a C v různých formách skeletu.

obrázek 100 — **CO2 rezonující struktura**

Existují čtyři nezávislé rezonující struktur v CO2 Lewis struktura. Struktura III je nejvíce přispívající strukturou, protože obsahuje více kovalentních vazeb než struktura IV. Ale ve struktuře IV elektronegativní atom O získá kladný náboj a elektropozitivní atom C záporný náboj, což je destabilizační faktor. Struktura III je tedy strukturou, která nejvíce přispívá k rezonanci CO2.

Struktura II přispívá více než struktura I. Ve struktuře I jsou na stejném atomu dva kladné náboje a je zde nižší počet kovalentních vazeb.

9. CO2 hybridizace

V CO2 Lewisova struktura, centrální atom C podléhá sp hybridizaci se dvěma atomy O. Hybridizace je teoretický koncept, podle kterého dva nebo více orbitalů s různou energií a orientací ve směsi vytváří nový hybridní orbital s ekvivalentní energií za vzniku stabilní kovalentní vazby.

Existuje specifický vzorec pro výpočet hybridizace jakékoli kovalentní molekuly.

H = 0.5 (V+M-C+A), kde H= hybridizační hodnota, V je počet valenčních elektronů v centrálním atomu, M = obklopené monovalentní atomy, C=ne. kationtu, A=č. aniontu.

Podle tohoto vzorce můžeme vypočítat, kolik orbitalů se účastní hybridizace. Pro výpočet hybridizace nemůžeme uvažovat π nebo násobné vazby.

V CO2 Lewisova struktura, existují dva elektrony c jsou zapojeny do dvou sigma vazeb se dvěma atomy O. Tak, hybridizační orbital C v Lewisově struktuře CO2 je, ½(2+2+0+0) = 2 (sp)

Struktura	Hybridizační hodnota	Stav hybridizace centrálního atomu	Úhel vazby
Lineární	2	sp /sd / pd	180⁰
Planner trigonal	3	sp²	120⁰
Tetrahedrální	4	sd³/ sp³	109.5⁰
Trigonální bipyramidový	5	sp³d/dsp³	90⁰ (axiální), 120⁰(rovníkový)
Osmistěn	6	sp³d²/d²sp³	90⁰
Pětiúhelníkový bipyramidový	7	sp³d³/d³sp³	90⁰, 72⁰

Z výše uvedené tabulky můžeme říci, že pokud se hybridizace účastní dva orbitaly, pak bude molekula sp hybridizována.

Z krabicového diagramu CO2 Lewisova strukturamůžeme říci, že v základním stavu jsou dva elektrony v orbitalu s a dva elektrony v orbitalu p C. Když se systém nabudí, jeden elektron z orbitalu s se povýší na prázdný orbital p a nyní má C čtyři nepárové elektrony ve svém valenčním obalu a může se připravit na tvorbu vazby.

Viz také Struktura FeCl2 Lewis, vlastnosti: 9 faktů, které byste měli vědět

Nyní při této hybridizaci jeden O tvoří sigma vazbu s orbitalem s a jeden O tvoří sigma vazbu s elektronem v p orbitalech C a zbývající dva nepárové elektrony v p orbitalech C tvoří π vazby se dvěma O. π vazby.

Na této hybridizaci CO2 se tedy podílí jeden orbital s a jeden orbital p. Takže hybridizace bude sp.

Z hybridizační tabulky můžeme také říci, že lineární molekula bude sp hybridizována a vazebný úhel je 180⁰.

10. Rozpustnost CO2

Rozpustnost CO2 v různých rozpouštědlech závisí také na povaze a teplotě. CO2 je nepolární molekula, takže se očekává, že bude rozpustný v nepolárním rozpouštědle (jako se rozpouští jako).

Ale Co2 může být rozpustný v polárních rozpouštědlech, jako je voda, je to plynná molekula, takže se stává rozpustným procesem adsorpce. Při standardní pokojové teplotě může být 1.44 g CO2 rozpustných v 1 l vody. Takže rozpustnost CO2 ve vodě je velmi špatná.

11. Je CO2 iontový?

CO2 má několik % iontového charakteru. Podle Fajanova pravidla mají všechny kovalentní molekuly nějaké % iontového charakteru na základě jejich iontového potenciálu a polarizovatelnosti.

Velikost C je velmi malá, takže má dostatečný iontový potenciál k polarizaci atomů O. Vzhledem k polarizovatelnosti atomů O vykazuje určitý iontový charakter a málo se může lámat v iontech.

12. Je Co2 kyselý nebo zásaditý?

Molekula CO2 není sama o sobě kyselá ani zásaditá. Ale ve vodném prostředí působí jako kyselina.

V Lewisově struktuře CO2 není přítomen žádný ionizovatelný proton ani hydroxidová skupina. V normálním stavu je tedy neutrální. Ale když je rozpustný ve vodě, tvoří organickou slabou kyselinu kyselinu uhličitou (H₂CO₃). V důsledku tvorby kyselého celku se roztok stává kyselým, protože voda je neutrální. Takže ve vodném prostředí působí jako kyselina.

CO₂+ H₂O=H₂CO₃

13. Je CO2 polární nebo nepolární?

Molekula CO2 je ve svém symetrickém tvaru nepolární. V této molekule není žádný dipólový moment.

Molekula je polární nebo nepolární závisí na výsledné hodnotě dipólového momentu této molekuly. V Lewisově struktuře CO2 má molekula lineární a symetrickou strukturu, takže směr dvou dipólových momentů je přesně opačný a vzájemně se ruší.

Čistý výsledný dipólový moment pro molekulu CO2 je tedy nulový a molekula je tak nepolární.

14. Je CO2 symetrický nebo asymetrický?

Tvar molekuly CO2 je symetrický díky její lineární struktuře. Atom C leží v centrální poloze a dvě O jsou dvě protilehlá místa k C a tvoří lineární geometrii se symetrickým tvarem.

Ale v molekule CO2 je vidět vlastnost natahování, kdy se jedna vazba CO zvyšuje a druhá zůstává stejná, pak už molekula neleží v symetrické formě a teprve potom má nějaký dipólový moment.

obrázek 103 — **Asymetrické protahování CO2**

Proč investovat do čističky vzduchu?

Z výše uvedené podrobné diskuse o CO2 Lewisova strukturamůžeme dojít k závěru, že CO2 je lineární a symetrická molekula s vazebným úhlem 1800 a pro tuto symetrickou strukturu je nepolární. Samotná molekula je neutrální, ale vodný roztok bude kyselý.

Také čtení:

Biswarup Chandra Dey

Ahoj……já jsem Biswarup Chandra Dey, dokončil jsem magisterské studium chemie na Central University of Punjab. Mým oborem je anorganická chemie. Chemie není jen o čtení řádek po řádku a memorování, je to koncept, kterému lze snadno porozumět, a zde s vámi sdílím koncept chemie, který se učím, protože o znalosti stojí za to se o ně podělit.