Struktura OCN-Lewis: kresby, hybridizace, tvar, náboje, dvojice a podrobná fakta

Kyanátový iont má chemický vzorec OCN-. Je také známý jako isokyanáty. Je to ambidentátní ligand, který tvoří komplexy.

Kyanát je bezbarvá kapalná látka s jemným zápachem. Při ošetření vodou vytváří toxické výpary a také při zahřívání na vysokou teplotu až do rozkladu může vznikat výpary kyanidu a oxidu dusnatého, které jsou zdraví toxické. V tomto úvodníku se dozvídáme o OCN- Lewisova struktura a její podrobná fakta.

Jak nakreslit Lewisovu strukturu pro OCN-?

Některé body je třeba mít na paměti kreslení jakékoli Lewisovy struktury

  1. Výpočet celkových valenčních elektronů struktury
  2. Element potřebuje nejnižší elektronegativitu, aby zaujal centrální polohu
  3. Spojení všech prvků lepením

Chemický vzorec pro kyanatan iont je OCN-.

Molekulová hmotnost OCN- je 42.017 g mol-1.

Molekulární geometrie OCN- je lineárního tvaru.

OCN- má sp hybridizaci.

OCN- je polární povahy.

Izomer méně stabilního fulminátového aniontu je kyanát. Má také různé formy solí, jako je kyanatan amonný. Kyanát je aniont skládající se ze tří různých prvků, tj. kyslíku, uhlíku a dusíku. Většina kyanátových sloučenin je toxických při vdechování, je hořlavá a může také způsobit podráždění očí, kůže a sliznic.

Je to přemosťující a ambidentní ligand (ambidentní znamená, že se může koordinovat s kterýmkoli ze svých dvou různých prvků).

V OCN-lewisově struktuře existuje jednoduchá kovalentní vazba mezi atomem uhlíku a kyslíku a trojná vazba mezi atomy kyslíku a dusíku. Atom dusíku v OCN- Lewisova struktura nese záporný náboj na něm.

OCN- valenční elektrony

  • OCN- Výpočet celkových valenčních elektronů struktury

Vypočtěte celkový počet valenčních elektronů na OCN- iontu. Jako my vědět, že OCN- ion obsahuje tři prvky kyslík, uhlík a dusík, musíme zkontrolovat polohu skupiny těchto tří prvků v periodické tabulce. Atom kyslíku patří do 16th skupina, atom uhlíku patří do 14th skupina a atom dusíku patří do 15th skupina periodické tabulky.

Atom O tedy obsahuje 6 valenčních elektronů, atom C obsahuje 4 valenční elektrony a atom N obsahuje ve svém valenčním obalu 5 valenčních elektronů. Protože ion OCN- má jeden atom O, jeden atom C a jeden atom N, vypočítejme nejprve celkový počet valenčních elektronů pro OCN-ion.

Valenční elektrony atomu kyslíku = 6 x 1 (O) = 6

Valenční elektrony atomu uhlíku = 4 x 1 (C) = 4

Valenční elektrony atomu dusíku = 5 x 1 (N) = 5

Nyní přidejte jeden elektron navíc pro záporný (-) náboj přítomný na OCN-iontu

Takže celkové valenční elektrony OCN- iontů = 6 (O) + 4 (C) + 5 (N) + 1 (-) = 16

Proto celkové valenční elektrony na OCN- Lewisova struktura je šestnáct.

Nalezněme celkové elektronové páry na OCN-lewisově struktuře vydělením celkových valenčních elektronů dvěma.

OCN- celkové elektronové páry = OCN- celkové valenční elektrony / 2 = 16/2 = 8

Na OCN-lewisově struktuře je tedy celkem osm elektronových párů.

  • Element potřebuje nejnižší elektronegativitu, aby zaujal centrální polohu

Atom s nejmenší elektronegativitou bude zaujímat centrální pozici OCN- Lewisova struktura. Atom O má elektronegativitu 3.44, atom C má elektronegativitu 2.55 a atom dusíku má elektronegativitu 3.04. Atom uhlíku je tedy nejméně elektronegativní ze všech tří prvků. Poté atom uhlíku zaujme centrální pozici OCN- Lewisova struktura.

OCN 1
OCN- iont ukazující centrální polohu atomu uhlíku
  • Spojení všech prvků lepením

Nyní spojte všechny tři prvky O, C a N navzájem tak, že je spojíte jednou kovalentní vazbou. V každé jednotlivé kovalentní vazbě jsou zapojeny dva valenční elektrony.

ocn-lewis-struktura
OCN- Lewisova struktura ukazující spojení mezi všemi prvky

OCN- pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Máme celkem 16 valenčních elektronů v OCN- Lewisova struktura, z toho čtyři elektrony zapojené do vazby mezi OC a CN, tj. dva vazebné páry. Nyní nám zbývá dalších 12 valenčních elektronů pro distribuci na OCN- Lewisova struktura k doplnění oktetu všech tří prvků přítomných v iontu.

K dokončení oktetu musíme umístit osm elektronů do valenčního obalu atomů. Nyní musíme doplnit oktet vnějších prvků, tj. atom kyslíku a dusíku.

OCN 3
OCN-lewisova struktura zobrazující oktetové pravidlo

Výše uvedená struktura ukazuje, že zbývající elektrony jsou sdíleny na O a N, existuje šest elektronů na kyslíku a šest elektronů na atomu dusíku je distribuováno. Můžeme tedy vidět, že atomy O a N mají úplný oktet, tj. dva páry vazeb a tři volné páry. Podobně má atom N také elektrony s teo vazbou a tři osamocené elektrony.

Atom O a N má tedy kompletní oktet s osmi elektrony, ale atom C má pouze čtyři elektrony, tj. elektrony vazebného páru.

Takže atom uhlíku není spokojen, stejně jako jeho oktet není kompletní a strukturu je nestabilní. Potom musíme přesunout elektrony z atomů dusíku a kyslíku, abychom dokončili oktet centrálního atomu uhlíku a také vytvořili dvojné nebo trojné vazby, abychom získali stabilní OCN-lewisovu strukturu, kterou vidíme dále ve vysvětlení rezonanční struktury.

OCN- Lewisova struktura formálních poplatků

Atomy v libovolném Lewisova struktura s malým formálním nábojem poskytují stabilnější strukturu. Existuje vzorec pro počítání formálních nábojů na atomech v Lewisově struktuře následovně.

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

Pojďme spočítat formální poplatky na struktuře OCN-lewis. Nejprve tedy spočítáme formální náboj pro atom kyslíku.

Atom kyslíku: Valenční elektrony kyslíku = 06

                       Nevazebné elektrony kyslíku = 06

                       Vazebné elektrony kyslíku = 02

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

Atom uhlíku: Valenční elektrony uhlíku = 04

                       Nevazebné elektrony uhlíku = 00

                       Vazebné elektrony uhlíku =04

Formální náboj na uhlíku = (4 – 0 – 4/2) = +2

Atom dusíku: Valenční elektron dusíku = 05

                        Nevazebný elektron dusíku = 06

                        Vazebné elektrony dusíku =02

Formální náboj na dusíku = (05 – 06 – 2/2) = -2

Atom kyslíku má tedy formální náboj -1, atom uhlíku má formální náboj +2 a atom dusíku má formální náboj -2 v OCN-lewisově struktuře.

OCN 4
OCN- Lewisova struktura zobrazující formální poplatky na O, C a N

OCN-lewisova struktura osamocených párů

V OCN- Lewisova struktura, po dokončení obou vnějších prvků tj. O a N je na obou atomech celkem dvanáct nevazebných elektronů. To znamená celkem šest osamělých elektronů páry jsou přítomny na OCN-lewisově struktuře v nestabilní formě.

Atom kyslíku má tedy tři osamocené elektronové páry, atom uhlíku má nula osamělých elektronových párů a atom dusíku má tři osamocené elektronové páry na OCN- Lewisova struktura.

OCN- rezonance Lewisovy struktury

OCN- Lewisova struktura ukazuje tři neekvivalentní rezonanční struktury s tvorbou vícenásobných (dvojných / trojných) vazeb přenosem elektronů uvnitř iontu.

V OCN-rezonanční struktuře se distribuce náboje a vazby liší a jejich energetické hladiny se navzájem liší. Některé rezonanční struktury vykazují větší stabilitu než jiné rezonanční struktury. Podle pravidel rezonanční struktury, pokud má struktura méně energie, než je v přírodě stabilnější.

Již jsme viděli v tématu formálních nábojů, že OCN-lewisova struktura v podstatě sestává ze tří nábojů -1 na O, +2 na C a -2 na N. Nyní musíme převést osamocené elektronové páry atomu N spíše než atom O protože O je elektronegativnější než atom N. Dusík, který je méně elektronegativní, může poskytnout více valenčních elektronů pro sdílení.

OCN- Lewisova struktura
OCN-lewisova struktura ukazující rezonanční strukturu

Chcete-li získat stabilnější rezonanční strukturu, záporný náboj by měl být na prvku s větší elektronegativitou. Takže ve výše uvedené struktuře má kyslík záporný náboj na jedné rezonanční struktuře, která je stabilnější jako kyslík elektronegativnější než C a N.

Musíme převést osamocený elektron atomů dusíku na vazebný pár, abychom vytvořili vazbu CN v atomu C a N. Vzhledem k tomu, že na atomech je více nábojů, musíme převést více osamělých elektronových párů atomu N na pár vazeb, abychom získali trojnou vazbu mezi C a N a vytvořili záporný náboj na atomu O, abychom získali stabilnější strukturu.

Nyní ve výše uvedené stabilnější struktuře můžeme vidět, že atom uhlíku má nyní osm elektronů ve čtyřech párech vazeb, tj. atom uhlíku je spokojen s úplným oktetem. Záporný náboj je také na atomu O, protože je elektronegativnější a ukazuje se dobře Lewisova struktura.

Nakonec tedy docházíme k závěru, že struktura OCN-lewis vykazuje tři rezonance po minimalizaci nábojů na ní. Jedna rezonanční struktura ukazuje jednoduchou vazbu mezi OC a trojnou vazbu mezi CN, druhá rezonanční struktura ukazuje trojnou vazbu mezi OC a jednoduchou vazbu mezi CN a třetí rezonanční struktura ukazuje dvojné vazby mezi OC a CN.

OCN- tvar Lewisovy struktury

Jak jsme již viděli ve výše uvedené rezonanci vysvětlení struktury, že atom O nese záporný náboj -1, protože je více elektronegativní. Také O a C mají jednoduchou kovalentní vazbu a atom C a N má trojnou vazbu, což ukazuje na stabilní formu struktury. Takže na centrálním atomu uhlíku je nula osamělých elektronových párů. Obecný vzorec teorie VSEPR pro OCN-ion je AX2.

Podle výše uvedené struktury a jejích valenčních elektronů vypadá uspořádání atomů OCN planárně; také nejsou přítomny žádné osamělé elektronové páry a také geometrie není in ohnutý tvar. Pak podle teorie VSEPR OCN-lewisova struktura má lineární tvar.

OCN- Hybridizace

Hybridizace jakékoli molekuly může být určena elektronovou hustotou přítomnou na atomu. Ve výše uvedené OCN-lewisově struktuře, kterou jsme diskutovali, vytváří centrální atom uhlíku vazby v atomu kyslíku a dusíku, nyní pojďme diskutovat o jeho hybridizaci.

Mezi uhlíkem a dusíkem je trojná vazba, která vykazuje hustotu jednoho elektronu, také uhlík má jednoduchou kovalentní vazbu s atomem kyslíku vykazuje hustotu druhého elektronu. Vzhledem k tomu, že v OCN-lewisově struktuře existují dvě elektronové hustoty pro atom uhlíku, mohou se dva hybridní orbitaly tvořit pomocí atomu uhlíku a vytvořit vazbu s atomy kyslíku a dusíku.

Atom uhlíku tedy může tvořit jeden 's' hybridní orbital a jeden 'p' hybridní orbital během tvorby jednoduché kostní a trojné vazby s atomem kyslíku a dusíku. Centrální atom uhlíku má tedy „sp“ hybridizace ve struktuře OCN-lewis.

OCN - polární nebo nepolární

Některé body je třeba poznamenat, přičemž se uvažuje, že jakákoli molekula je polární nebo nepolární povahy, a to následovně.

  • Pokud mají dva atomy větší rozdíl v elektronegativitě, pak je tato molekula polární povahy.
  • Symetrie neboli asymetrický tvar molekuly, je-li symetrický, pak nepolární a je-li asymetrický, jedná se o polární molekulu.
  • Dipólový moment vzniká díky více elektronegativním centrálním atomům.

Pojďme diskutovat o polární nebo nepolární povaze OCN-lewisovy struktury. Elektronegativita atomu C je 2.55, elektronegativita atomu O je 3.44 a elektronegativita atomu N je 3.04. Rozdíly elektronegativit všech tří prvků jsou jasně vidět.

V případě struktury OCN-lewis na ní vazba uhlíku a kyslíku (CO) a uhlíku a dusíku (CN) vytváří dipól kvůli jejich rozdílům v elektronegativitě. V podstatě víme že molekula je polární, když má jeden nebo více osamělých elektronových párů na centrálním prvku a má různé vnější prvky.

Centrální atom uhlíku OCN-iontu tedy nemá žádné osamocené elektronové páry a také OCN-iont má asymetrickou geometrii. OCN-iont má tedy polární povahu.

OCN- úhel vazby Lewisovy struktury

OCN-lewisova struktura má tři prvky uspořádané v jedné horizontální rovině a mající asymetrické rozložení elektronů, které vykazuje lineární tvar OCN-iontu.

Takže struktura OCN-lewis má úhel vazby 180 stupňů.

OCN- elektronová geometrie Lewisovy struktury

Již jsme diskutovali o leisově struktuře, formálních nábojích, valenčních elektronech a rezonanční struktuře OCN-iontu. Z čehož můžeme vidět, že na iontu OCN- je celkem 16 valenčních elektronů.

OCN 7
OCN-ion ukazující elektronovou geometrii

Z těchto 16 valenčních elektronů můžeme vytvořit dvě dvojné vazby mezi OC a CN nebo můžeme vytvořit jednu trojnou vazbu mezi OC nebo CN. Ale stabilní forma OCN-rezonanční struktury vykazuje jednoduchou vazbu mezi atomem O a C a trojnou vazbu mezi atomem C a N se záporným nábojem na atomu O. Také existují tři osamocené páry na atomu O a dva osamocené páry na atomu N, díky čemuž je tento ion nazýván jako ambidentátní ligand.

OCN-ion tedy ukazuje geometrii tetraedrického elektronového páru.

OCN- Použití

Vzhledem k tomu, že kyanátový iont (OCN-) je svou povahou toxický, tj. je hořlavý, způsobuje také podráždění lidské pokožky, očí a sliznic. V našem běžném každodenním životě jsme kyanátový iont neviděli. Může být použit pouze v chemických továrnách a průmyslových odvětvích na vysoké úrovni.

Také čtení: