สูตรการโหลดอย่างเป็นทางการวิธีการคำนวณและตัวอย่าง

ค่าใช้จ่ายอย่างเป็นทางการ (CF) เป็นสิ่งที่ถูกกำหนดให้กับอะตอมของโมเลกุลหรือไอออนซึ่งช่วยให้สามารถอธิบายโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของมันในฐานะหน้าที่ของมัน แนวคิดนี้แสดงถึงการพิจารณาถึงลักษณะสูงสุดของความแปรปรวนร่วมในลิงก์ A-B; นั่นคือคู่ของอิเล็กตรอนจะใช้ร่วมกันอย่างเท่าเทียมกันระหว่าง A และ B.

เพื่อให้เข้าใจถึงด้านบนในภาพด้านล่างมีการแสดงการเชื่อมโยงของอะตอมสองอัน: หนึ่งที่กำหนดด้วยตัวอักษร A และอีกตัวหนึ่งที่มีตัวอักษร B ดังที่เห็นได้ในการสกัดกั้นของวงกลม ในโมเลกุลเฮเทอร์นิวเคลียร์นี้ถ้า A และ B มีอิเลคโตรเนกาติฟริตีเดียวกันทั้งคู่ ":" ยังคงเท่ากันทั้ง A และ B.

อย่างไรก็ตามเนื่องจากอะตอมที่แตกต่างกันสองตัวไม่สามารถมีคุณสมบัติที่เหมือนกันคู่ ":" จึงถูกดึงดูดไปยังอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า ในกรณีนี้ถ้า A มีอิเล็กตรอนมากกว่า B คู่ ":" อยู่ใกล้กับ A มากกว่า B มากกว่าตรงข้ามเกิดขึ้นเมื่อ B เป็น electronegative มากกว่า A ใกล้เข้ามาตอนนี้ ":" a B.

จากนั้นในการกำหนดค่าใช้จ่ายอย่างเป็นทางการให้กับทั้ง A และ B มีความจำเป็นต้องพิจารณากรณีแรก (หนึ่งภาพเหนือภาพ) หากพันธะโควาเลนต์หมดจด A-B ถูกทำลายการสลาย homolytic จะเกิดขึ้นสร้างอนุมูลอิสระ A ·และ· B.

ดัชนี

• 1 ผลประโยชน์เชิงคุณภาพของการใช้สินค้าที่เป็นทางการ
• 2 สูตรและวิธีคำนวณ
  • 2.1 การเปลี่ยนแปลงของการคำนวณตามโครงสร้าง
• 3 ตัวอย่างของการคำนวณค่าธรรมเนียมอย่างเป็นทางการ
  • 3.1 BF4- (ไอออน tetrafluoroborate)
  • 3.2 BeH2 (เบริลเลียมไฮไดรด์)
  • 3.3 CO (คาร์บอนมอนอกไซด์)
  • 3.4 NH4 + (แอมโมเนียมไอออน), NH3 และ NH2- (amide ion)
• 4 อ้างอิง

ผลประโยชน์เชิงคุณภาพของการว่าจ้างขนส่งสินค้าอย่างเป็นทางการ

อิเล็กตรอนไม่ได้รับการแก้ไขอย่างที่ในตัวอย่างก่อนหน้า แต่พวกมันเคลื่อนที่และสูญเสียไปโดยอะตอมของโมเลกุลหรือไอออน ถ้ามันเป็นโมเลกุลของไดอะตอมมิกก็เป็นที่รู้กันว่าทั้งคู่ ":" จะต้องแชร์หรือเคลื่อนที่ระหว่างอะตอมทั้งสอง เกิดขึ้นในโมเลกุลประเภท A-B-C แต่มีความซับซ้อนมากขึ้น.

อย่างไรก็ตามโดยการศึกษาอะตอมและสมมติว่าโควาเลนต์หนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ในพันธะของมันจะง่ายต่อการสร้างว่ามันจะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนภายในสารประกอบ ในการกำหนดกำไรหรือขาดทุนนี้คุณต้องเปรียบเทียบข้อมูลพื้นฐานหรือสถานะว่างกับสภาพแวดล้อมอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ.

ด้วยวิธีนี้มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดประจุบวก (+) ถ้าอะตอมสูญเสียอิเล็กตรอนหรือประจุลบ (-) เมื่อในทางตรงกันข้ามมันจะได้รับอิเล็กตรอน (สัญญาณจะต้องเขียนภายในวงกลม).

ดังนั้นแม้ว่าอิเล็กตรอนจะไม่สามารถหาตำแหน่งที่แน่นอนได้ แต่ประจุเชิงบวก (+) และ (-) เหล่านี้ในโครงสร้างจะสอดคล้องกันในกรณีส่วนใหญ่กับคุณสมบัติทางเคมีที่คาดหวัง.

นั่นคือประจุอย่างเป็นทางการของอะตอมมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเรขาคณิตโมเลกุลของสภาพแวดล้อมและการเกิดปฏิกิริยาภายในสารประกอบ.

สูตรและวิธีการคำนวณ

มีการกำหนดค่าธรรมเนียมอย่างเป็นทางการโดยพลการหรือไม่? คำตอบคือไม่ สำหรับสิ่งนี้การคำนวณกำไรหรือขาดทุนของอิเล็กตรอนจะต้องคำนวณจากพันธะโควาเลนต์ล้วน ๆ และสามารถทำได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

CF = (หมายเลขกลุ่มอะตอม) - (จำนวนลิงก์ในรูปแบบ) - (จำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่ได้แชร์)

ถ้าอะตอมมี CF ที่มีค่า +1 มันจะถูกกำหนดให้เป็นประจุบวก (+); ในขณะที่ถ้าคุณมี CF ที่มีค่า -1 คุณจะได้รับค่าประจุลบ (-).

ในการคำนวณ CF อย่างถูกต้องควรทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

- ค้นหาตำแหน่งที่กลุ่มอะตอมตั้งอยู่ภายในตารางธาตุ.

- นับจำนวนลิงก์ที่คุณฟอร์มกับเพื่อนบ้านของคุณ: ลิงก์คู่ (=) มีค่าสองและลิงก์สามรายการมีค่าสาม (≡).

- ในที่สุดนับจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีการแบ่งปันซึ่งสามารถสังเกตได้ง่ายด้วยโครงสร้างของลูอิส.

ความหลากหลายของการคำนวณตามโครงสร้าง

ให้โมเลกุลเชิงเส้น A-B-C-D, ประจุอย่างเป็นทางการสำหรับแต่ละอะตอมสามารถแตกต่างกันไปถ้าโครงสร้างเช่นตอนนี้เขียนเป็น: B-C-A-D, C-A-B-D, A-C-D-B ฯลฯ นี่เป็นเพราะมีอะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนมากขึ้น (สร้างพันธะมากขึ้น) รับ CF ที่เป็นบวกหรือลบ.

แล้วโครงสร้างโมเลกุลทั้งสามที่เป็นไปได้นั้นตรงกับสารประกอบ ABCD? คำตอบคือ: หนึ่งที่โดยทั่วไปมีค่า CF ต่ำที่สุด; อีกอย่างหนึ่งที่กำหนดประจุลบ (-) ให้กับอะตอมที่มีประจุไฟฟ้ามากที่สุด.

ถ้า C และ D มีอิเล็กตรอนมากกว่า A และ B ดังนั้นเมื่อใช้อิเล็กตรอนร่วมกันมากขึ้นพวกเขาก็จะได้รับประจุบวกอย่างเป็นทางการ (ซึ่งเห็นได้จากกฎช่วยในการจำ).

ดังนั้นโครงสร้างที่เสถียรที่สุดและเป็นที่นิยมใช้พลังงานมากที่สุดคือ C-A-B-D เนื่องจากในกรณีนี้ทั้ง C และ B เป็นเพียงลิงค์เดียว ในทางตรงกันข้ามโครงสร้าง A-B-C-D และสิ่งที่มี C หรือ B ก่อตัวเป็นสองพันธะ (-C- หรือ -D-) นั้นมีความไม่แน่นอนมากขึ้น.

โครงสร้างใดที่ไม่เสถียรที่สุด A-C-D-B เนื่องจากไม่เพียง แต่ C และ D จะสร้างลิงก์สองลิงก์เท่านั้น แต่ยังมีประจุลบอย่างเป็นทางการ (-) ติดกับซึ่งกันและกันทำให้โครงสร้างมีความเสถียรมากขึ้น.

ตัวอย่างการคำนวณค่าใช้จ่ายอย่างเป็นทางการ

BF₄^- (tetrafluoroborate ion)

อะตอมโบรอนล้อมรอบด้วยอะตอมฟลูออรีนสี่ตัว เนื่องจาก B เป็นของกลุ่ม IIIA (13) ขาดอิเล็กตรอนที่ไม่ใช้ร่วมกันและก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์สี่ตัว CF ของมันคือ (3-4-0 = -1) ตรงกันข้ามกับ F องค์ประกอบของกลุ่ม VIIA (17) CF ของมันคือ (7-6-1 = 0).

ในการกำหนดประจุของไอออนหรือโมเลกุลมันก็เพียงพอที่จะเพิ่ม CFs แต่ละอะตอมของอะตอมที่ประกอบมัน: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

อย่างไรก็ตาม CF สำหรับ B ไม่มีความหมายที่แท้จริง นั่นคือความหนาแน่นของอิเล็กทรอนิกส์สูงสุดไม่ได้อยู่ที่นี่ ที่จริงแล้วความหนาแน่นทางอิเล็กทรอนิกส์นี้ถูกกระจายไปยังอะตอมทั้งสี่ของ F ซึ่งเป็นองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าบี.

BEH₂ (เบริลเลียมไฮไดรด์)

อะตอมของเบริลเลียมเป็นของกลุ่ม IIA (2) สร้างพันธะสองตัวและขาดอิเล็กตรอนอีกครั้ง ดังนั้น CF สำหรับ Be และ H คือ:

CF_เป็น= 2-2-0 = 0

CF_H= 1-1-0 = 0

โหลด BeH₂= 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (คาร์บอนมอนอกไซด์)

โครงสร้างลูอิสของมันสามารถแสดงเป็น: C :O: (แม้ว่าจะมีโครงสร้างเสียงสะท้อนอื่น ๆ ) ทำซ้ำการคำนวณ CF ในครั้งนี้สำหรับ C (จากกลุ่ม VAT) และ O (จากกลุ่ม VIA) เรามี:

CF_C= 4-3-2 = -1

CF_O= 6-3-2 = +1

นี่เป็นตัวอย่างที่ค่าใช้จ่ายที่เป็นทางการไม่สอดคล้องกับลักษณะขององค์ประกอบ O มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า C ดังนั้นจึงไม่ควรมีค่าเป็นบวก.

โครงสร้างอื่น ๆ (C = O และ ⁽⁺⁾C-O^(-)) แม้ว่าจะสอดคล้องกับการปันส่วนค่าใช้จ่ายที่สอดคล้องกัน แต่ก็ไม่สอดคล้องกับกฎ octet (C มีอิเล็กตรอนน้อยกว่าแปดวาเลนซ์).

NH₄⁺ (แอมโมเนียมไอออน), NH₃ และ NH₂^- (เอไมด์ไอออน)

ในขณะที่อิเล็กตรอนมีส่วนร่วมใน N มากขึ้นบวกคือ CF ของมัน (ขึ้นอยู่กับแอมโมเนียมไอออนเนื่องจากมันไม่มีพลังงานที่เพียงพอในการสร้างพันธะห้า).

การนำการคำนวณ N ไปใช้ในแอมโมเนียมอิออนแอมโมเนียและอิมิดูโรอิออนเรามี

CF = 5-4-0 = +1 (NH₄⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH₃)

และในที่สุด:

CF = 5-2-4 = -1 (NH₂^-)

นั่นคือในนิวแฮมป์เชียร์₂^- N มีอิเล็กตรอนสี่ตัวที่ไม่ได้ใช้ร่วมกันและแบ่งปันทั้งหมดเมื่อมันก่อตัวเป็นนิวแฮมป์เชียร์₄⁺. CF สำหรับ H เท่ากับ 0 ดังนั้นการคำนวณของพวกเขาจะถูกบันทึกไว้.

การอ้างอิง

1. เจมส์ (2018) ทักษะที่สำคัญ: วิธีการคำนวณค่าใช้จ่ายอย่างเป็นทางการ สืบค้นเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2018 จาก: masterorganicchemistry.com
2. ดร. เอียนฮัน ภาควิชาเคมีมหาวิทยาลัยคาลการี. ค่าธรรมเนียมอย่างเป็นทางการ. สืบค้นเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2018 จาก: chem.ucalgary.ca
3. ค่าธรรมเนียมอย่างเป็นทางการ [PDF] สืบค้นเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2018 จาก: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk ค่าใช้จ่ายอย่างเป็นทางการ สืบค้นเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2018 จาก: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE Learning, p 268-270.
6. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์ (ฉบับที่สี่, หน้า 38) Mc Graw Hill.
7. โมนิกากอนซาเลส (10 สิงหาคม 2010) โหลดอย่างเป็นทางการ สืบค้นเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม 2018 จาก: quimica.laguia2000.com