Резонанс и формальный заряд
Введено| English | Значение |
|---|---|
| resonance/ˈrezənəns/ | резонанс |
| delocalized/dɪˈlɒkəlaɪzd/ | делокализованный |
| formal charge/ˈfɔːml tʃɑːdʒ/ | формальный заряд |
Когда одного рисунка недостаточно
- Некоторые молекулы не помещаются в одну диаграмму Льюиса.
- Можно нарисовать две или три структуры, которые выглядят одинаково правильно.
- Настоящая молекула представляет собой усреднение всех этих структур.
- Простой приём расчёта формальных зарядов подскажет, какой рисунок наиболее достоверен.
Резонанс: усреднение структур
- Резонанс означает, что для молекулы необходимо несколько диаграмм Льюиса.
- Истинная структура является усреднением, или гибридом, этих вариантов.
- Электроны распределены, то есть делокализованы, по всей молекуле.
Молекулу с резонансом лучше всего описать как...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Реальная молекула — это единое усредненное состояние, а не колебание между формами.
В резонансном гибриде электроны распределены, или ____, по всей молекуле.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Резонанс означает, что электроны делокализованы, а не зафиксированы на одной связи.
Формальный заряд
- Формальный заряд позволяет оценить справедливость распределения электронов:
- Он сравнивает число электронов атома в структуре с его нейтральным значением.
Атом кислорода (6 валентных электронов) имеет 4 неподеленных электрона и 4 связывающих электрона. Его формальный заряд?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$FC = 6 - 4 - \tfrac{1}{2}(4) = 6 - 4 - 2 = 0$.
Выбор наилучшей структуры
- Лучшая диаграмма Льюиса сохраняет формальные заряды максимально близкими к нулю.
- Отрицательный формальный заряд должен находиться на наиболее электроотрицательном атоме.
- Сумма формальных зарядов во всей молекуле должна быть равна её суммарному заряду.
Лучшая структура Льюиса имеет формальные заряды, которые...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Минимизация формального заряда дает наиболее устойчивую, наиболее вероятную структуру.
Формальные заряды всех атомов должны в сумме давать общий заряд молекулы.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Для нейтральной молекулы они в сумме дают ноль; для иона — его заряд.
Отрицательный формальный заряд лучше всего размещать на...
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Наиболее электроотрицательный атом наиболее комфортно удерживает отрицательный заряд.
Озон $\text{O}_3$ имеет две резонансные структуры.
- В каждой из них одна связь O–O одинарная, а другая — двойная.
- Реальная молекула представляет собой усреднение: две одинаковые связи, каждая со степенью 1.5.
Распределите формальные заряды
Формальный заряд = валентные электроны - неподеленные электроны - связи. Распределите каждый атом в нитрат-ионе.
Резонансные структуры — это не реальные состояния, между которыми переключается молекула; она представляет собой постоянный усредненный гибрид. Формальный заряд — это инструмент бухгалтерского учёта, а не реальный заряд на атоме. Наилучшая структура минимизирует формальные заряды и размещает отрицательный заряд на наиболее электроотрицательном атоме.
Резонанс означает, что молекула является усреднением нескольких диаграмм Льюиса с делокализованными электронами. Формальный заряд ($=$ валентные $-$ неподелённые $- \tfrac{1}{2}$ связующие электроны) служит инструментом бухгалтерского учёта: лучшая структура сохраняет формальные заряды близкими к нулю, а отрицательный заряд размещается на наиболее электроотрицательном атоме.