Resumo
Nalgúns casos, aparentemente hai máis dunha estrutura de Lewis válida para moléculas e ións politómicos. O concepto de cargas formais pode ser usado para axudar a predicir a estrutura de Lewis máis adecuada cando hai máis dunha estrutura razoable.
Cálculo da carga formal
A carga formal dun átomo en Unha molécula é a carga hipotética que o átomo tería se os electróns nos bonos distribúense uniformemente entre os átomos. Alternativamente, a carga formal resulta cando o número de electróns de valencia dun átomo neutro, os electróns nobonados redúcense por primeira vez, seguido da resta do número de enlaces conectados a ese átomo na estrutura de Lewis.
Polo tanto, a carga formal calcúlase do seguinte xeito:
Os cálculos As cargas formais pódense verificar dúas veces determinando a suma das cargas formais por toda a estrutura. A suma das cargas formais de todos os átomos nunha molécula debe ser cero; A suma dos cargos formais nun ión debe ser igual á posición do ión. Lembre que a carga formal calculada para un átomo non é a carga real do átomo na molécula. A carga formal é só un procedemento de contabilidade útil; Non indica a presenza de cargas reais.
Cálculo da carga formal das estruturas de Lewis
seguen os seguintes pasos para asignar cargos formais a cada átomo no ICL de ICS4 Interhalogen4 -.
Paso 1. Dividir as pares de electróns da Unión por igual para todas as ligazóns I-CL:
Paso 2. Asignar pares solitarios electrónicos aos seus átomos. Cada átomo de cloro agora ten sete electróns asignados, eo átomo de iodo ten oito.
Paso 3. Resta este número de valencia Electron Número para o átomo neutro: iodo: 7 – 8 = -1
cloro : 7 – 7 = 0
A suma das cargas formais de todos os átomos é igual a -1, que é idéntica á carga iónica (-1).
Uso da carga formal para predecir a Estrutura molecular
A disposición dos átomos nunha molécula ou iones chámase a súa estrutura molecular. En moitos casos, seguindo os pasos para escribir estruturas de Lewis pode levar a máis dunha posible estrutura molecular: múltiples ligazóns diferentes e colocacións de electróns de pares solitarios ou diferentes acordos de átomos, por exemplo. Algunhas pautas que inclúen a carga formal poden ser útiles para decidir cal das posibles estruturas é máis probable para unha molécula ou ión particular:
- unha estrutura molecular na que todas as cargas formais son cero é preferible a unha na que Algunhas acusacións formais non son cero.
- Se a estrutura de Lewis debe ter cargos formais non cero, o acordo cos máis pequenos cargos formais non nulos é preferible.
- as estruturas de Lewis son preferibles cando as cargas formais adxacentes son cero ou o sinal oposto.
- Ao elixir entre varias estruturas de Lewis con distribucións similares de cargas formais, a estrutura con cargas formais negativas nos átomos máis electronegativos é preferible.
Para ver como se aplican estas orientacións, considere algunhas estruturas posibles para o dióxido de carbono, CO2. Sábese que o átomo menos electronegativo normalmente ocupa a posición central, pero as cargas formais axudan a entender por que isto ocorre. Pódense debuxar tres posibilidades para a estrutura: carbono no centro con dous bondados dobres, carbono no centro cunha soa e tripla conexión e osíxeno no centro con conexión dobre.
Ao comparar as tres cargas formais, a estrutura da esquerda pode identificarse como preferible porque só ten cargos formais de cero .
Como outro exemplo, o ión de tomocianato, un ión formado a partir dun átomo de carbono, un átomo de nitróxeno e un átomo de xofre, podería ter tres estruturas moleculares diferentes: NCS -, SNC ou CSN -. As cargas formais presentes en cada unha destas estruturas moleculares poden axudar a elixir a disposición máis probable dos átomos. As posibles estruturas de Lewis e as cargas formais para cada unha das tres estruturas posibles para o ión tiocianato son: carbono no centro con dobre enlace, nitróxeno no centro con dobres títulos e xofre no centro con dobre enlace.
Ten en conta que a suma dos cargos formais en cada caso é igual á carga iónica ( -1). Non obstante, prefírese o primeiro arranxo de átomos de carbono no centro porque ten o menor número de átomos con cargas formais non cero.Ademais, coloque o átomo menos electronegativo no centro e carga negativa no elemento máis electronegativo.
Este texto está adaptado de Openstax, Chemistry 2e, capítulo 7.4 Cargas formais e resonancia.