Formula Beban Formal, Cara Menghitung dan Contohnya



The caj rasmi (CF) ialah yang ditugaskan kepada atom molekul atau ion, yang membolehkan untuk menerangkan struktur dan sifat kimianya sebagai fungsi daripadanya. Konsep ini membayangkan pertimbangan watak maksimum kovalen dalam pautan A-B; iaitu, sepasang elektron dikongsi sama rata antara A dan B.

Untuk memahami perkara di atas dalam imej yang lebih rendah dua atom diperlihatkan dikaitkan: satu yang ditetapkan dengan huruf A dan yang lain dengan huruf B. Seperti yang dapat dilihat, dalam pemintasan lingkaran sebuah link dibentuk dengan pasangan ":". Dalam molekul heteronuklear ini, jika A dan B mempunyai elektronegativiti yang sama, pasangan ":" tetap sama dengan A dan B.

Walau bagaimanapun, kerana dua atom berbeza tidak boleh mempunyai sifat yang sama, pasangan ":" tertarik kepada yang lebih elektronegatif. Dalam kes ini, jika A lebih banyak elektronegatif daripada B, pasangan ":" lebih dekat dengan A daripada kepada B. Sebaliknya berlaku apabila B lebih banyak elektronegatif daripada A, mendekati sekarang ":" a B.

Kemudian, untuk memberikan caj rasmi kepada kedua-dua A dan B, adalah perlu untuk mempertimbangkan kes pertama (yang di atas imej). Jika ikatan tulen kovalen A-B dipecahkan, pecahan homolitik akan berlaku, menghasilkan radikal bebas A · dan · B.

Indeks

  • 1 Faedah kualitatif penggunaan kargo formal
  • 2 Formula dan bagaimana untuk mengiranya
    • 2.1 Variasi pengiraan mengikut struktur
  • 3 Contoh pengiraan caj formal
    • 3.1 BF4- (ion tetrafluoroborat)
    • 3.2 BeH2 (berilium hidrida)
    • 3.3 CO (karbon monoksida)
    • 3.4 NH4 + (ion amonium), NH3 dan NH2- (amida ion)
  • 4 Rujukan

Faedah kualitatif pengambilan kargo formal

Elektron tidak tetap, seperti dalam contoh sebelumnya, tetapi mereka bergerak dan hilang oleh atom molekul atau ion. Jika ia adalah molekul diatomik diketahui bahawa pasangan ":" mesti dikongsi atau mengembara antara kedua-dua atom; yang sama berlaku dalam molekul jenis A-B-C, tetapi dengan kerumitan yang lebih besar.

Walau bagaimanapun, dengan mengkaji atom dan dengan menganggap kovalen seratus peratus dalam ikatannya, lebih mudah untuk menentukan sama ada keuntungan atau kehilangan elektron di dalam sebatian itu. Untuk menentukan keuntungan atau kerugian ini, anda mesti membandingkan garis dasar anda atau status bebas terhadap persekitaran elektronik anda.

Dengan cara ini, adalah mungkin untuk menetapkan caj positif (+) jika atom kehilangan elektron, atau caj negatif (-) apabila, sebaliknya, ia mendapat elektron (tanda-tanda mesti ditulis di dalam bulatan).

Oleh itu, walaupun elektron tidak dapat terletak dengan tepat, caj formal (+) dan (-) dalam struktur sesuai dalam kebanyakan kes kepada sifat kimia yang dijangkakan.

Iaitu, pertikaian atom secara formal berkait rapat dengan geometri molekul persekitarannya dan kereaktifannya di dalam sebatian.

Formula dan bagaimana untuk mengiranya

Adakah bayaran rasmi diberikan secara sewenang-wenang? Jawapannya tidak. Untuk ini, keuntungan atau kerugian elektron mesti dikira dengan menganggap ikatan kovalen semata-mata, dan ini dicapai melalui formula berikut:

CF = (nombor kumpulan atom) - (bilangan pautan yang dibentuk) - (bilangan elektron tidak dikongsi)

Jika atom mempunyai CF dengan nilai +1, ia diberi caj positif (+); sedangkan jika anda mempunyai CF dengan nilai -1, maka anda akan diberikan caj negatif (-).

Untuk mengira CF dengan betul, langkah-langkah berikut harus diikuti:

- Cari di mana kumpulan atom berada dalam jadual berkala.

- Kira bilangan pautan yang anda buat dengan jiran anda: pautan ganda (=) bernilai dua dan pautan triple bernilai tiga (≡).

- Akhirnya, hitunglah bilangan elektron yang tidak disatukan, yang dapat dilihat dengan mudah dengan struktur Lewis.

Variasi pengiraan mengikut struktur

Memandangkan molekul linear A-B-C-D, caj rasmi bagi setiap atom boleh berubah jika struktur, contohnya, kini ditulis sebagai: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B, dsb. Ini kerana terdapat atom yang, dengan berkongsi lebih banyak elektron (membentuk lebih banyak bon), memperoleh CF positif atau negatif.

Jadi, manakah dari tiga struktur molekul yang mungkin sepadan dengan sebatian ABCD? Jawapannya ialah: yang umumnya mempunyai nilai CF terendah; juga, yang memberikan caj negatif (-) kepada atom elektronegatif yang paling.

Jika C dan D lebih banyak elektronegatif daripada A dan B, maka dengan berkongsi lebih banyak elektron maka mereka memperolehi caj rasmi yang positif (dilihat dari peraturan mnemonik).

Oleh itu, struktur yang paling stabil, dan yang paling digemari tenaga, ialah C-A-B-D, kerana dalam kes ini kedua-dua bentuk C dan B hanya satu pautan. Sebaliknya, struktur A-B-C-D dan mereka yang mempunyai C atau B yang membentuk dua ikatan (-C- atau -D-), lebih tidak stabil.

Antara struktur yang manakah yang paling tidak stabil? A-C-D-B, kerana bukan sahaja C dan D membentuk dua pautan, tetapi juga caj rasmi negatif mereka (-) bersebelahan antara satu sama lain, seterusnya mengganggu struktur.

Contoh pengiraan caj rasmi

BF4- (ion tetrafluoroborat)

Atom boron dikelilingi oleh empat atom fluorin. Memandangkan B milik kumpulan IIIA (13) tidak mempunyai elektron bukan berkongsi dan membentuk empat ikatan kovalen, CF adalah (3-4-0 = -1). Berbeza dengan F, unsur kumpulan VIIA (17), CFnya (7-6-1 = 0).

Untuk menentukan caj ion atau molekul, cukup untuk menambah CF individu atom-atom yang menyusunnya: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Walau bagaimanapun, CF untuk B tidak mempunyai makna yang sebenar; iaitu kepadatan elektronik tertinggi tidak tinggal di sini. Sebenarnya, kepadatan elektronik ini diedarkan kepada empat atom F, elemen elektronegatif yang lebih banyak daripada B.

BeH2 (Hidrida Beryllium)

Atom berilium milik kumpulan IIA (2), membentuk dua ikatan dan kekurangan, sekali lagi, elektron tidak ikut. Oleh itu, CF untuk Be dan H adalah:

CFBe= 2-2-0 = 0

CFH= 1-1-0 = 0

Muatkan BeH2= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (karbon monoksida)

Struktur Lewisnya boleh diwakili sebagai: CßO: (walaupun mempunyai struktur resonans lain). Mengulang pengiraan CF, kali ini untuk C (dari kumpulan VAT) dan O (dari kumpulan VIA), kami mempunyai:

CFC= 4-3-2 = -1

CFO= 6-3-2 = +1

Inilah contoh di mana caj formal tidak sesuai dengan sifat unsur-unsur. O adalah lebih elektronegatif daripada C dan, oleh itu, tidak boleh membawa positif.

Struktur lain (C = O dan (+)C-O(-)), walaupun mereka mematuhi peruntukan caj yang koheren, mereka tidak mematuhi peraturan oktet (C mempunyai kurang daripada lapan elektron valens).

NH4+ (ion ammonium), NH3 dan NH2- (amide ion)

manakala lebih banyak elektron berkongsi N, lebih positif adalah CF (sehingga ion ammonium, kerana ia tidak mempunyai daya untuk membentuk lima ikatan).

Menggunakan juga pengiraan untuk N dalam ion ammonium, ammonia dan ion amiduro, maka kita mempunyai:

CF = 5-4-0 = +1 (NH4+)

CF = 5-3-2 = 0 (NH3)

Dan akhirnya:

CF = 5-2-4 = -1 (NH2-)

Iaitu, di NH2- N mempunyai empat elektron yang tidak dikongsi, dan berkongsi semua apabila ia membentuk NH4+. CF untuk H bersamaan dengan 0 dan oleh itu pengiraan mereka disimpan.

Rujukan

  1. James. (2018). Kemahiran Kunci: Bagaimana Menghitung Caj Formal. Diambil pada 23 Mei 2018, dari: masterorganicchemistry.com
  2. Dr. Ian Hunt. Jabatan Kimia, Universiti Calgary. Caj Formal. Diperoleh pada 23 Mei 2018, dari: chem.ucalgary.ca
  3. Caj Formal. [PDF] Diperoleh pada 23 Mei 2018, dari: chem.ucla.edu
  4. Jeff D. Cronk. Caj formal. Diperoleh pada 23 Mei 2018, dari: guweb2.gonzaga.edu
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). CENGAGE Learning, p 268-270.
  6. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat, Page 38). Mc Graw Hill.
  7. Monica Gonzalez (10 Ogos 2010). Muat turun formal. Diambil pada 23 Mei 2018, dari: quimica.laguia2000.com