7 kroků ke struktuře COH2 Lewis, hybridizace (vyřešeno!)

Formaldehyd (COH2), také známý jako methanal, má centrální atom uhlíku (C) se 4 valenčními elektrony, dvojnou vazbou k atomu kyslíku (O) a jednoduchou vazbou ke dvěma atomům vodíku (H). Kyslík přispívá 6 valenčními elektrony a každý vodík přispívá 1, celkem 12 elektronů. Lewisova struktura vykazuje dvojnou vazbu C=O a dvě jednoduché vazby C-H bez osamocených párů na uhlíku a dvou osamělých párů na kyslíku. COH2 vykazuje trigonální rovinnou geometrii kolem atomu uhlíku s vazebnými úhly přibližně 120°, což svědčí o hybridizaci sp². Molekula je polární kvůli rozdílu v elektronegativitě mezi C (2.55), O (3.44) a H (2.20), což ovlivňuje její reaktivitu a použití jako průmyslové chemikálie.

COH2 je organická sloučenina široce známá jako formaldehyd, s nomenklaturou IUPAC označenou jako Methanal. Tento štiplavě páchnoucí plyn je vysoce toxický a při vdechování způsobuje podráždění plic, očí a kůže.

COH2 Lewisova struktura je však stále široce používána pro různé reakce pro konzervaci tkání, protiinfekční činidla, lepidla atd.

COH2 Lewisova struktura
COH2 Lewisova struktura

Jak nakreslit COH2 Lewisova struktura?

COH2 Lewisova struktura je elektronická skeletová reprezentace molekuly, která vypovídá o počtu vazeb, typech vazeb, osamocených párech, její rezonanční struktuře atd. To poskytuje skeletální strukturu přijatou příslušným molekulárním vzorcem.

za 1
Molekulární zastoupení COH2 od wikipedia

Metody čerpat COH2 Lewisova struktura :

  • Spočítejte celkový počet valenčních elektronů dostupných ze všech atomů, které tvoří součást.
  • C má elektronickou konfiguraci: [He]2s22p2 , O elektronická konfigurace : [He]2s22p4 a H ​​elektronická konfigurace: 1s1 . Pro konstrukci struktury Lewisovy tečky je tedy k dispozici celkem 12 valenčních elektronů.
  • Jako centrální atom je vybrán centrální atom s nejmenší elektronegativitou. Elektronegativita C = 2.55, H = 2.2 a O = 3.44. V tomto případě a u většiny organických sloučenin s uhlíkem je však C vybrán jako centrální atom, protože může tvořit čtyři vazby díky své katenační vlastnosti, zatímco H může tvořit pouze jeden vazebný pár a kyslík může tvořit pouze 2 vazebné páry. .
  • Každý skládající se atom pojme 8 elektronů k vyplnění jejich oktetu za předpokladu, že se nejedná o expanzní valenční obalové atomy nebo atomy s nedostatkem elektronů s kovalencí menší než 4.
  • Jednoduchá vazba je nakreslena z každého atomu s valenčními elektrony k blízkým atomům.
  • Protože kolem centrálního atomu jsou pouze 3 atomy, oktet C a O může být dokončen pouze tehdy, když je mezi C a O vytvořena dvojná vazba. Přitom zbývají 4 elektrony, které se nepodílejí na tvorbě vazby, a tak existují jako osamocené elektronové páry na atomech O.

Poznámka: Prvky s nedostatkem elektronů, tj. s kovalencí menší než 3 nebo prvky s kovalencí větší než 4 poruší oktetové pravidlo, protože mají buď menší podslupku, nebo rozšířenou podslupku pro umístění elektronů. Např. H2, SF6

Krok za krokem konstrukce COH2  Lewisova struktura :

coh2 Lewisova struktura
Tvorba Lewisovy bodové struktury COH2.

COH2 formální poplatek Lewisovy struktury:

Formální náboj vypovídá o elektronickém náboji získaném každým složkovým atomem ve struktuře Lewisovy tečky.

Znalost formálního náboje každého atomu poskytuje jasnou a úplnou reprezentaci molekuly.

Obecně lze formální poplatek vypočítat matematicky podle vzorce:

Formální náboj = (Počet valenčních elektronů ve volném atomu prvku) – (Počet nesdílených elektronů na atomu) – (Počet vazeb na atom)

Navíc náboj na molekule = součet všech formálních nábojů.

Formální obvinění Ha ,Hb  = 1 – 0 – 1 = 0

Formální poplatek C = 4 – 0 – 4 = 0

Formální poplatek O = 6 – 4 – 2 = 0

coh21
Formální náboj přiřazený jednotlivým atomům.

COH2 rezonance Lewisovy struktury:

COH2 Lewisova struktura má 3 odlišné rezonanční struktury zobrazené níže.

Pi elektrony se mohou delokalizovat, protože jsou méně silně drženy atomy ve srovnání s elektrony vázanými sigma. Čím větší je počet rezonančních struktur, tím větší je rezonanční energie a větší je její stabilita.

První 3 rezonanční struktury ukazují, jak se pí elektrony delokalizují přes atomy C a O, čímž se z dvojné vazby stává částečně dvojná vazba s charakterem jednoduché vazby.

coh23
Rezonanční struktura zobrazující elektron delokalizaci.

COH2 pravidlo oktetu Lewisovy struktury:

COH2 Lewisova struktura C a O se řídí oktetovým pravidlem.

Každý základní atom má kompletní oktet, přičemž H obsahuje pouze 2 valenční elektrony v jejich vnějším obalu, což je výjimka pro to, že nemají prostor/slupky pro umístění elektronů. Také jeho kovalence je 2.

COH2 valenční elektrony :

Elektronická konfigurace C: [He]2s22p2

Elektronická konfigurace O: [He]2s22p4

Elektronická konfigurace H: 1s1

Uhlík má 4 valenční elektrony, kyslík má 6 valenčních elektronů a vodík má 1 valenční elektron. Existují 2 atomy H, takže celkem 2 valenční elektrony přispívají z H.

Máme tedy celkem 4+6+2 = 12 valenčních elektronů. Těchto 12 valenčních elektronů tvoří kompletní oktet COH2 Lewisovy struktury.

COH2 Lewisova struktura má celkem 12 valenčních elektronů.

COH2 osamocené páry Lewisovy struktury:

Na atomu O jsou 2 osamocené páry elektronů. C má pouze vazebné páry a H má také pouze vazebný pár elektronů.

COH2 Lewisova struktura má 2 osamocené páry elektronů sídlících na atomech O.

coh24
Osamocené páry elektronů reprezentované 4 tečkami na atomu O.

COH2 hybridizace Lewisovy struktury:

Elektronická konfigurace základního stavu C: [He]2s22px12p1y2pz

Elektronická konfigurace základního stavu O: [He]2s22p2x2p1y2p1z

Elektronická konfigurace základního stavu H: 1s1

Elektronická konfigurace excitovaného stavu C: [He]2s12px12p1y2p1z

C podstoupí sp2 hybridizace, kde její s, a 2p hybridní orbitaly obsahující každý jeden elektron se spáruje s 2 H a 1 O hybridními orbitaly, zbývající jeden elektron z 2pz hybridní orbital vytváří pí vazbu s jedním z jednotlivě obsazených p hybridních orbitalů O. H prochází tvorbou sigma vazby.

Z elektronové konfigurace O je zřejmé, že jeden z jednotlivě obsazených 2p orbitalů tvoří sigma vazbu překrytím se sigma orbitalem c podél jejich internukleární osy.

Druhý jednotlivě obsazený 2p orbital O podléhá bočnímu překrývání za vzniku pí vazby, jak je znázorněno na Lewisově strukturním diagramu. Dva nehybridizované s a jeden z 2p prbitalů obsahující párové elektrony existují jako osamocené páry elektronů na O.

Celkově má ​​O p2 hybridizace, C má sp2 hybridizace.

coh25
COH2 Lewisova struktura hybridizace spolu se získaným tvarem- Trigonální rovinný

COH2 tvar Lewisovy struktury:

Z výše uvedené diskuse o jeho hybridizaci, přijímá trigonální rovinnou strukturu se všemi atomy v rovině a její tvar je téměř podobný tvaru rovnostranného trojúhelníku.

Centrální atom je obklopen 3 atomy na periferii jako u rovnostranného trojúhelníku. Atomy jiné než centrální atom se také nazývají periferní atomy.

COH2 úhel Lewisovy struktury:

COH2 přijímá trigonální rovinný tvar se 1200 vazebný úhel, který je dobře odůvodněný, protože se jedná o sp2 hybridizovaná molekula.

je COH2 Lewisova struktura polární nebo nepolární?

COH2 Lewisova struktura je polární molekula. Lze to vysvětlit na základě rozdílu jejich elektronegativity, který má v tomto případě atom O nejvyšší elektronegativitu. O, s X = 3.44, nejvyšší táhne elektronovou hustotu C směrem k sobě, což zase táhne elektronovou hustotu H směrem k C, čímž je H částečně pozitivní.

To způsobuje, že C je mírně kladně nabitý a O získává částečný záporný náboj, což vytváří oddělení náboje mezi dvěma konci molekuly. To má za následek tvorbu dipólu, který je zodpovědný za polární povahu molekuly formaldehydu.

X= znamená velikost elektronegativity

coh26
Šipka označuje vektor dipólového momentu.

je COH2 lewisova struktura iontová?

COH2 Lewisova struktura má iontovou povahu.

Protože O má větší elektronegativitu O = 3.44, táhne elektronovou hustotu C, která má elektronegativitu C = 2.55 směrem k sobě, což zase táhne elektronovou hustotu H [H = 2.22] směrem k C, což H činí částečně kladným.

To způsobuje, že C je mírně kladně nabitý a O získává částečný záporný náboj, což vytváří oddělení náboje mezi dvěma konci molekuly, čímž se molekula stává iontovou.

COH2 rozpustnost v Lewisově struktuře:

Vzhledem ke své polární povaze je zcela rozpustný ve vodě a mírně rozpustný v polárních rozpouštědlech, jako je aceton, ether, ethanol.

  • Voda – zcela rozpustný
  • Aceton – rozpustný
  • Ether – Částečně rozpustný
  • Chloroform – nemísitelný

je COH2 Lewisova struktura symetrická nebo asymetrická?

COH2 Lewisova struktura je symetrická molekula. Když zrcadlová rovina prochází vazbou C=O, vytváří identický zrcadlový obraz, kde oba H při pozorování nelze od sebe odlišit.

Jeho bodová skupina je C2v podobný jako u H2O molekula.

je COH2 Lewisova struktura kyselá nebo zásaditá?

COH2 Lewisova struktura je velmi slabá kyselina. Působí kyselěji, je-li přítomen v pevných polymerních formách. V plynném skupenství je zcela zásaditý.

Závěr:

COH2 Lewisova struktura je symetrická trigonální molekula, která byla široce používána jako formalín v biologických systémech a lékařských oborech.

Také čtení: