Hvordan man tegner Lewis-strukturer eller elektronprikstrukturer

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Lewis-strukturer er repræsentationer af molekyler og ionforbindelser, der viser fordelingen af ​​valenselektroner i disse stoffer samt den måde, hvorpå atomer deler disse elektroner for at danne kemiske bindinger. De er baseret på Lewis-punktsymbolerne såvel som den elektroniske konfiguration af hvert element, der er en del af sammensætningen.

I Lewis-strukturer er kovalente bindinger repræsenteret af linjer, som hver repræsenterer et bindingspar af elektroner, mens ikke-delte elektroner er repræsenteret som prikker placeret omkring hvert atom, på samme måde som det gøres med Lewis-punktsymboler.

Disse strukturer giver os mulighed for at give en meget forenklet første beskrivelse af den kemiske binding mellem to atomer. Ud fra Lewis-strukturen af ​​en forbindelse kan der drages konklusioner om formen og molekylær geometri, samt forklare egenskaber af stoffer som polaritet, smelte- og kogepunkter og endda kemisk reaktivitet.

Disse typer repræsentationer er særligt nyttige i organisk kemi, hvor de giver os mulighed for tydeligt at observere de ændringer, der sker i fordelingen af ​​elektroner, når en kemisk reaktion finder sted, hvilket igen giver os mulighed for at belyse de mekanismer, hvorved kemiske reaktioner opstår.

Elementer, der udgør en Lewis-struktur

Som nævnt ovenfor er Lewis-strukturer baseret på Lewis-punktsymboler. Disse er skrevet begyndende med det kemiske symbol for det pågældende atom, og derefter tegner valenselektronerne fordelt rundt om det i form af prikker.

I en Lewis-struktur er elektronerne, der ikke er delt mellem to atomer, repræsenteret som punkter placeret over eller under det kemiske symbol, eller til en af ​​dets to sider, alt efter tilfældet.

Hvert elektronpar, der er en del af en kovalent binding, er på den anden side repræsenteret i en Lewis-struktur af en ubrudt linje, der forbinder midten af ​​de to bundne atomer.

Men hvordan tegner man en Lewis-struktur? Dette viser sig at være meget enklere, end det ser ud til, og det involverer kun at følge en række ordnede trin og anvende lidt sund fornuft, når det er nødvendigt.

Regler for tegning af Lewis-strukturen

For at gøre det lettere at skrive Lewis-strukturer, bør du have nogle baggrundsoplysninger, før du begynder:

  • Molekylformlen for den forbindelse , hvis struktur du vil tegne, inklusive den elektriske ladning, hvis det er en ion. For eksempel, hvis vi vil skrive Lewis-strukturen af ​​nitrationen, så er det nødvendigt at vide, at dens formel er NO 3 .
  • Antallet af valenselektroner for hvert af atomerne i molekylformlen skal være kendt . For eksempel er nitrogen et grundstof, der har 5 valenselektroner, mens oxygen har 6. For repræsentative grundstoffer er det meget let at kende dette tal. Det er kun nødvendigt at vide, hvilken gruppe den tilhører, da alle grundstoffer i en gruppe har det samme antal valenselektroner.
  • Det er ofte nyttigt (selv om det ikke er strengt nødvendigt) at have en idé om de relative elektronegativiteter for hvert atom i formlen. Det vigtige her er ikke at vide hvor meget elektronegativitet er værd, men at vide hvilket grundstof der er mere eller mindre elektronegativt end de andre.

Når denne grundlæggende information er indsamlet, fortsætter vi med at beskrive de nødvendige trin for at skrive Lewis-strukturen.

Lewis strukturer trin for trin

Trinene nedenfor kan anvendes på enhver kemisk art, herunder kovalente eller neutrale molekylære forbindelser, monoatomiske eller polyatomiske ioner eller i forlængelse heraf ioniske forbindelser såsom ioniske salte eller oxider.

Trin 1: Tæl det samlede antal valenselektroner.

Lewis-strukturen skal omfatte alle valenselektronerne af alle de grundstoffer, der er til stede i molekylet, og skal sikre, at balancen af ​​elektriske ladninger er opfyldt. For at finde det samlede antal elektroner skal du blot tilføje produktet af antallet af atomer af hvert grundstof i formlen og dets antal valenselektroner, og til sidst trækker du den elektriske ladning, hvis nogen. Formlen er:

Beregning af det samlede antal valenselektroner

Eksempel:

Hvis vi skriver Lewis-strukturen af ​​nitrationen (NO 3 ), som har 1 N, 3 O og en ladning på –1, så er det samlede antal valenselektroner:

Eksempel på beregning af det samlede antal valenselektroner

Trin 2: Skriv den grundlæggende struktur af molekylet.

Dette består i at angive hvilket atom der vil være forbundet med hvilket andet atom (det der kaldes molekylets forbindelse). Med andre ord vil det grundlæggende skelet af molekylet blive etableret.

Nogle generelle regler, du skal huske på, når du udfører dette trin, er:

  • Det centrale atom er næsten altid det mindst elektronegative af alle.
  • Brintatomer går altid i enderne, aldrig i midten. Det samme gælder halogenerne i de fleste forbindelser, hvor de ikke er bundet til ilt.
  • Der kan foreslås mere end én mulig struktur. Senere afgøres det, hvad der er mest sandsynligt.

Eksempel – Nitrationen

Et illustrativt eksempel på alle de ovenfor præsenterede trin er repræsenteret af nitrationen, som er en polyatomisk ion dannet af tre oxygener og et nitrogen, der er forbundet med kovalente bindinger. I dette tilfælde er det mindst elektronegative element nitrogen, så det placeres i midten, og de tre oxygener fordeles til siderne:

Trin 1 med at skrive Lewis-strukturer

Trin 3: Tegn en enkelt kovalent binding mellem alle de atomer, der er bundet sammen.

Efter dette trin begynder forbindelsen at erhverve formen af ​​et molekyle. Slutbindinger kan blive dobbelt- eller tredobbelte, men de starter alle som enkeltbindinger.

nitrat-ion fortsatte

Trin 2 med at skrive Lewis-strukturer

Trin 4: Udfyld oktetterne med de resterende valenselektroner, startende med de mest elektronegative.

Efter at have diskonteret de elektroner, der er en del af bindingerne, tilføjes de resterende elektroner parvis omkring de mest elektronegative elementer for at fuldende deres oktetter (med undtagelse af brint).

nitrat-ion fortsatte

Trin 3 med at skrive Lewis-strukturer

Trin 5: Form flere links, hvis det er nødvendigt.

Hvis det sker, at der i slutningen af ​​valenselektronerne er et atom tilbage med sin ufuldstændige oktet, skal du bruge et ikke-delt elektronpar fra et naboatom til at danne en dobbeltbinding eller to par til at danne en tredobbelt binding, hvis det er nødvendigt.

nitrat-ion fortsatte

Trin 4 med at skrive Lewis-strukturer

Trin 6: Beregn formelle gebyrer (valgfrit).

Når trin 5 er afsluttet, tegnes strukturen af ​​molekylet fuldstændigt. Det er kun tilbage at tilføje de elektriske ladninger, hvis nogen. På dette tidspunkt kan du fortsætte på to forskellige måder. Den første er, at hvis der er en nettoladning (hvis der er tale om en ion), omslutter du hele strukturen i firkantede parenteser og tilføjer ladningen som en hævet skrift. Den anden (som er at foretrække) består i at bestemme den formelle ladning (CF) på hvert atom i strukturen.

Dette gøres ved hjælp af følgende formel:

Beregning af formel ladning i Lewis-strukturer

nitrat-ion fortsatte

I tilfælde af nitrationen er nitrogenatomets formelle ladning:

Eksempel på formel ladningsberegning i Lewis-strukturer

De formelle ladninger af de to typer ilt til stede er:

Beregning af formel ladning af oxygen i Lewis-strukturer

Beregning af formel ladning i Lewis-strukturer

Efter beregning af de formelle ladninger placeres disse ved siden af ​​hvert atom, der ikke er neutralt, det verificeres, at summen af ​​alle ladningerne resulterer i ionens nettoladning (eller nul, hvis molekylet er neutralt). Som det kan ses på det følgende billede, er summen af ​​alle ladninger +1-2=-1

Lewis-strukturen af ​​nitrationen

Eksempel på Lewis-strukturer

Som nævnt ovenfor kan Lewis-strukturer af enhver kemisk art skrives. Nedenfor er nogle eksempler på strukturer af forskellige typer forbindelser:

Neutrale molekylære forbindelser – Ethylen

Strukturel formel for ethylen

Simple ioniske forbindelser – natriumchlorid

Lewis-strukturer af natriumchlorid

Mere komplekse ioniske forbindelser – natriumnitrat og ammoniumnitrat

Lewis struktur af natriumnitrat
Lewis struktur af ammoniumnitrat

Referencer

Flowers, P., Theopold, K., Langely, R., Robinson, WR, & O. (2019). Kemi 2e (2. udg .). :OpenStax .

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). (2014). IUPAC – Lewis-formel (elektronprik eller Lewis-struktur) (L03513). Hentet fra https://goldbook.iupac.org/terms/view/L03513

-Reklame-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Flammefarvetesten