Summary
En alguns casos, aparentment hi ha més d’una estructura vàlida de Lewis per molècules i ions politòmiques. El concepte de càrrecs formals es pot utilitzar per ajudar a predir l’estructura més apropiada de Lewis quan hi ha més d’una estructura raonable.
Càlcul de la càrrega formal
La càrrega formal d’un àtom en una molècula és la càrrega hipotètica que tindria l’àtom si els electrons en els enllaços es distribueixen uniformement entre els àtoms. Alternativament, la càrrega formal resulta quan de el nombre d’electrons de valència d’un àtom neutre, els electrons nobonados es redueixen per primera vegada, seguits de la resta de l’nombre d’enllaços connectats a aquest àtom en l’estructura de Lewis.
Per tant, la càrrega formal es calcula de la següent manera:
els càlculs de càrrecs formals es poden comprovar dues vegades determinant la suma dels càrrecs formals per a tota l’estructura. La suma de les càrregues formals de tots els àtoms en una molècula ha de ser zero; la suma dels càrrecs formals en un ió ha de ser igual a l’càrrec de l’ió. Recordeu que la càrrega formal calculada per a un àtom no és la càrrega real de l’àtom en la molècula. El càrrec formal és només un procediment útil de comptabilitat; no indica la presència de càrrecs reals.
Càlcul de la càrrega formal de Lewis Structures
Es segueixen els passos següents per assignar càrrecs formals a cada àtom en l’ICL d’ions interhalógenos4-.
Pas 1. Dividiu els parells d’electrons d’unió per igual per a tots els enllaços I-Cl:
Pas 2. Assigneu parells solitaris d’electrons als seus àtoms. Cada àtom de clor ara té set electrons assignats, i l’àtom de iode té vuit.
Pas 3. Resti aquest número de el nombre d’electrons de valència per a l’àtom neutre: a Iode: 7 – 8 = -1 a Clor: 7 – 7 = 0 a la suma dels càrrecs formals de tots els àtoms és igual a -1, que és idèntica a la càrrega de l’ió (-1).
Ús de càrrega formal per predir l’estructura molecular
la disposició d’àtoms en una molècula o ions es diu la seva estructura molecular. En molts casos, seguir els passos per escriure estructures de Lewis pot conduir a més d’una possible estructura molecular: múltiples enllaços diferents i col·locacions d’electrons de bat solitari o diferents arranjaments d’àtoms, per exemple. Algunes directrius que impliquen càrrega formal poden ser útils per decidir quina de les estructures possibles és més probable per a una molècula o ió en particular:
- Una estructura molecular en la qual totes les càrregues formals són zero és preferible a una en què alguns càrrecs formals no són zero.
- Si l’estructura de Lewis ha de tenir càrrecs formals no nuls, l’acord amb els càrrecs formals no nuls més petits és preferible.
- les estructures Lewis són preferibles quan els càrrecs formals adjacents són zero o de l’signe oposat.
- a l’triar entre diverses estructures de Lewis amb distribucions similars de càrrecs formals, l’estructura amb les càrregues formals negatives en els àtoms més electronegatius és preferible.
per veure com s’apliquen aquestes directrius, consideri algunes estructures possibles per al diòxid de carboni, CO2. Se sap que l’àtom menys electronegatiu normalment ocupa la posició central, però les càrregues formals ajuden a entendre per què passa això. Es poden dibuixar tres possibilitats per a l’estructura: carboni al centre amb dos enllaços dobles, el carboni al centre amb un sol i triple enllaç, i oxigen al centre amb doble unió.
A l’comparar els tres càrrecs formals, l’estructura de l’esquerra pot identificar com preferible perquè només té càrrecs formals de zero.
Com un altre exemple, l’ió d’tiocyanato, un ió format a partir d’un àtom de carboni, un àtom de nitrogen i un àtom de sofre, podria tenir tres estructures moleculars diferents: NCS -, SNC o CSN -. Les càrregues formals presents en cadascuna d’aquestes estructures moleculars poden ajudar a triar la disposició més probable dels àtoms. Les possibles estructures de Lewis i els càrrecs formals per cadascuna de les tres estructures possibles per al ió de tiocyanato són: carboni al centre amb doble enllaç, nitrogen al centre amb enllaços dobles i sofre en el centre amb doble enllaç.
Tingueu en compte que la suma dels càrrecs formals en cada cas és igual a l’ càrrec de l’ió (-1). No obstant això, es prefereix la primera disposició d’àtoms amb carboni en el centre perquè té el menor nombre d’àtoms amb càrregues formals no zero.A més, col·loca l’àtom menys electronegatiu al centre i la càrrega negativa en l’element més electronegatiu.
Aquest text està adaptat de Openstax , Química 2e , Capítol 7.4 Càrrecs formals i Ressonància .