FORMELL LADDNING: FORMEL, HUR MAN BERÄKNAR DEN OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den formella laddningen (CF) är en som tilldelas en atom i en molekyl eller jon, vilket gör det möjligt att förklara dess strukturer och kemiska egenskaper baserat på den. Detta koncept innebär att hänsyn tas till kovalens maximala karaktär i bindningen AB; det vill säga paret delas lika mellan A och B.

För att förstå ovanstående visar bilden nedan två länkade atomer: en som är betecknad med bokstaven A och den andra med bokstaven B. Som framgår, bildas en bindning i paret av cirklarna med paret ":". I denna heteronukleära molekyl, om A och B har lika elektronegativiteter, förblir paret ":" ekvidistant från både A och B.

Eftersom två olika atomer inte kan ha identiska egenskaper, lockas dock paret ":" till den som är mer elektronegativ. I detta fall, om A är mer elektronegativt än B, är paret ":" närmare A än B. B. Det motsatta inträffar när B är mer elektronegativt än A, närmar sig nu ":" till B.

Så för att tilldela de formella avgifterna till både A och B, är det nödvändigt att överväga det första fallet (det högst upp på bilden). Om den rent kovalenta bindningen AB skulle gå sönder skulle ett homolytiskt brott inträffa, vilket genererar de fria radikalerna A och · B.

Kvalitativa fördelar med användning av formell last

Elektronerna är inte fixerade, som i föregående exempel, utan rör sig och går förlorade genom molekylens eller jons atomer. Om det är en diatomisk molekyl är det känt att paret ":" måste delas eller vandra mellan båda atomerna; samma sak händer i en molekyl av ABC-typen, men med större komplexitet.

Men när man studerar en atom och antar en kovalens på hundra procent i sina bindningar är det lättare att fastställa om den vinner eller förlorar elektroner i föreningen. För att bestämma denna vinst eller förlust måste ditt basala eller fristat jämföras med din elektroniska miljö.

På detta sätt är det möjligt att tilldela en positiv laddning (+) om atomen förlorar en elektron eller en negativ laddning (-) när den tvärtom får en elektron (tecknen måste skrivas i en cirkel).

Även om elektroner inte kan lokaliseras exakt, motsvarar dessa formella (+) och (-) laddningar på strukturer i de flesta fall de förväntade kemiska egenskaperna.

Det vill säga den formella laddningen av en atom är nära besläktad med molekylärgeometri i dess omgivning och dess reaktivitet i föreningen.

Formel och hur man beräknar den

Tilldelas formella avgifter godtyckligt? Svaret är nej. För detta måste vinsten eller förlusten av elektroner beräknas utifrån rent kovalenta bindningar, och detta uppnås genom följande formel:

CF = (gruppens nummer för atomen) - (antal bindningar den bildar) - (antal odelade elektroner)

Om atomen har en CF med värdet +1 tilldelas den en positiv laddning (+); medan du har en CF med ett värde -1, tilldelas en negativ laddning (-) den.

För att korrekt beräkna CF måste följande steg följas:

- Leta reda på i vilken grupp atomen finns i den periodiska tabellen.

- Räkna antalet obligationer som det bildar med sina grannar: dubbelbindningar (=) är värda två och trippelbindningar är värda tre (≡).

- Slutligen räknar du antalet odelade elektroner, som lätt kan observeras med Lewis-strukturer.

Beräkningsvariationer enligt strukturen

Med tanke på den linjära molekylen ABCD kan de formella laddningarna för varje atom variera om strukturen, till exempel, nu skrivs som: BCAD, CABD, ACDB, etc. Detta beror på att det finns atomer som, genom att dela fler elektroner (bilda fler bindningar), får positiva eller negativa CF: er.

Så vilken av de tre möjliga molekylstrukturerna motsvarar förening ABCD? Svaret är: den som i allmänhet har de lägsta CF-värdena; på samma sätt den som tilldelar negativa laddningar (-) till de mest elektronegativa atomerna.

Om C och D är mer elektronegativa än A och B, får de följaktligen formella positiva laddningar (sett från en mnemonisk regel) genom att dela fler elektroner.

Således är den mest stabila strukturen, och den mest energiskt gynnade, CABD, eftersom både C och B i detta endast utgör en bindning. Å andra sidan är ABCD-strukturen och de som har C eller B som bildar två bindningar (–C– eller –D–) mer instabila.

Vilken av alla strukturer är den mest instabila? ACDB, eftersom inte bara C och D bildar två bindningar, utan också deras formella negativa laddningar (-) ligger intill varandra, vilket ytterligare destabiliserar strukturen.

Exempel på formella belastningsberäkningar

BF

Boratom är omgiven av fyra fluoratomer. Eftersom B tillhör grupp IIIA (13) saknar den odelade elektroner och bildar fyra kovalenta bindningar, dess CF är (3-4-0 = -1). Å andra sidan, för F, ett element i gruppen VIIA (17), är dess CF (7-6-1 = 0).

För att bestämma laddningen av jonen eller molekylen räcker det att lägga till den individuella CF för atomerna som komponerar den: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

CF för B har emellertid ingen verklig mening; det vill säga den högsta elektrondensiteten ligger inte på den. I verkligheten är denna elektrondensitet fördelad mot de fyra atomerna i F, ett element som är mycket mer elektronegativt än B.

Beh

Berylliumatomen tillhör grupp IIA (2), bildar två bindningar och saknar återigen odelade elektroner. Således är CF: erna för Be och H:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Ladda BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (kolmonoxid)

Dess Lewis-struktur kan representeras som: C≡O: (även om den har andra resonansstrukturer). Upprepa CF-beräkningen, den här gången för C (i grupp IVA) och O (i grupp VIA), vi har:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = 1

Detta är ett exempel där de formella avgifterna inte överensstämmer med elementen. O är mer elektroniskt negativt än C och bör därför inte bära positivt.

De andra strukturerna (C = O och ⁽⁺⁾ CO ^(-) ), trots att de överensstämmer med den sammanhängande tilldelningen av laddningar, bryter mot oktetregeln (C har mindre än åtta valenselektroner).

NH

ju fler elektroner N delar, desto mer positivt är dess CF (till och med ammoniumjonet, eftersom den inte har någon energitillgänglighet för att bilda fem bindningar).

Genom att använda beräkningarna för N i ammoniumjon, ammoniak och amidjon har vi då:

CF = 5-4-0 = 1 (NH ₄ ⁺ )

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃ )

Och slutligen:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^- )

Det vill säga, i NH ₂ ^- N har fyra odelade elektroner, och det delar dem alla när det bildar NH ₄ ⁺ . CF för H är lika med 0 och därför sparas din beräkning.

referenser

1. James. (2018). En nyckelfärdighet: Hur man beräknar formell kostnad. Hämtad 23 maj 2018, från: masterorganicchemistry.com
2. Dr. Ian Hunt. Institutionen för kemi, University of Calgary. Formella avgifter. Hämtad 23 maj 2018 från: chem.ucalgary.ca
3. Formella avgifter. . Hämtad 23 maj 2018, från: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Formell avgift. Hämtad 23 maj 2018, från: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, s 268-270.
6. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan, s. 38). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (10 augusti 2010). Formell avgift. Hämtad 23 maj 2018, från: quimica.laguia2000.com