Hoe een Lewis-structuur te tekenen (Octet Rule Exception)

Lewis-puntstructuren zijn nuttig om de geometrie van een molecuul te voorspellen. Soms volgt een van de atomen in het molecuul niet de octetregel voor het rangschikken van elektronenparen rond een atoom. In dit voorbeeld worden de stappen gebruikt die worden beschreven in Een Lewis-structuur tekenen om een ​​Lewis-structuur van een molecuul te tekenen waarbij één atoom een ​​uitzondering op de octetregel is.

Herziening van Electron Counting

Het totale aantal elektronen dat wordt weergegeven in een Lewis-structuur is de som van de valentie-elektronen van elk atoom. Onthoud: niet-valentie-elektronen worden niet getoond. Nadat het aantal valentie-elektronen is bepaald, is hier de lijst met stappen die normaal worden gevolgd om de stippen rond de atomen te plaatsen:

1. Verbind de atomen door enkele chemische bindingen.
2. Het aantal te plaatsen elektronen is t-2n, waar t is het totale aantal elektronen en n is het aantal afzonderlijke obligaties. Plaats deze elektronen als eenzame paren, beginnend met buitenelektronen (behalve waterstof) totdat elke buitenelektron 8 elektronen heeft. Plaats eerst eenzame paren op de meeste elektronegatieve atomen.
3. Nadat alleenstaande paren zijn geplaatst, missen centrale atomen mogelijk een octet. Deze atomen vormen een dubbele binding. Verplaats een eenzaam paar om de tweede binding te vormen.
   Vraag:
   Teken de Lewis-structuur van het molecuul met moleculaire formule ICl₃.
   Oplossing:
   Stap 1: Zoek het totale aantal valentie-elektronen.
   Jodium heeft 7 valentie-elektronen
   Chloor heeft 7 valentie-elektronen
   Totale valentie-elektronen = 1 jodium (7) + 3 chloor (3 x 7)
   Totale valentie-elektronen = 7 + 21
   Totale valentie-elektronen = 28
   Stap 2: Zoek het aantal elektronen dat nodig is om de atomen "gelukkig" te maken
   Jodium heeft 8 valentie-elektronen nodig
   Chloor heeft 8 valentie-elektronen nodig
   Totale valentie-elektronen om "gelukkig" te zijn = 1 jodium (8) + 3 chloor (3 x 8)
   Totale valentie-elektronen om "gelukkig" te zijn = 8 + 24
   Totale valentie-elektronen om "gelukkig" te zijn = 32
   Stap 3: Bepaal het aantal bindingen in het molecuul.
   aantal obligaties = (stap 2 - stap 1) / 2
   aantal obligaties = (32 - 28) / 2
   aantal obligaties = 4/2
   aantal obligaties = 2
   Dit is hoe een uitzondering op de octetregel te identificeren. Er zijn niet genoeg bindingen voor het aantal atomen in een molecuul. ICI₃ moeten drie bindingen hebben om de vier atomen samen te binden. Stap 4: Kies een centraal atoom.
   Halogenen zijn vaak de buitenatomen van een molecuul. In dit geval zijn alle atomen halogenen. Jodium is het minst elektronegatief van de twee elementen. Gebruik jodium als centrumatoom.
   Stap 5: Teken een skeletstructuur.
   Omdat we niet genoeg bindingen hebben om alle vier de atomen met elkaar te verbinden, verbindt u het centrale atoom met de andere drie met drie enkele bindingen.
   Stap 6: Plaats elektronen rond externe atomen.
   Voltooi de octetten rond de chlooratomen. Elk chloor zou zes elektronen moeten krijgen om hun octetten te voltooien.
   Stap 7: Plaats resterende elektronen rond het centrale atoom.
   Plaats de resterende vier elektronen rond het jodiumatoom om de structuur te voltooien. De voltooide structuur verschijnt aan het begin van het voorbeeld.

Beperkingen van Lewis-structuren

Lewis-structuren werden voor het eerst in gebruik in het begin van de twintigste eeuw, toen chemische binding slecht werd begrepen. Elektronenstippenschema's helpen de elektronische structuur van moleculen en chemische reactiviteit te illustreren. Het gebruik ervan blijft populair bij scheikundeopleiders die het valentiebindingsmodel van chemische bindingen introduceren en ze worden vaak gebruikt in de organische chemie, waar het valentiebindingsmodel grotendeels geschikt is.

Op het gebied van anorganische chemie en organometallische chemie komen gedelokaliseerde moleculaire orbitalen echter veel voor en voorspellen Lewis-structuren het gedrag niet nauwkeurig. Hoewel het mogelijk is om een ​​Lewis-structuur te tekenen voor een molecuul waarvan empirisch bekend is dat het ongepaarde elektronen bevat, leidt het gebruik van dergelijke structuren tot fouten bij het schatten van de bindingslengte, magnetische eigenschappen en aromaticiteit. Voorbeelden van deze moleculen omvatten moleculaire zuurstof (O₂), stikstofoxide (NO) en chloordioxide (ClO₂).

Hoewel Lewis-structuren enige waarde hebben, wordt de lezer geadviseerd valentiebindingstheorie en moleculaire orbitale theorie beter te doen om het gedrag van valentie-schaalelektronen te beschrijven.

bronnen

• Lever, A. B. P. (1972). "Lewis Structures and the Octet Rule. Een automatische procedure voor het schrijven van canonieke formulieren." J. Chem. Educ. 49 (12): 819. doi: 10.1021 / ed049p819
• Lewis, G. N. (1916). "The Atom and the Molecule." J. Am. Chem. Soc. 38 (4): 762-85. doi: 10,1021 / ja02261a002
• Miessler, G.L .; Tarr, D.A. (2003). Anorganic Chemistry (2e editie). Pearson Prentice-Hall. ISBN 0-13-035471-6.
• Zumdahl, S. (2005). Chemische principes. Houghton-Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.