Die Lewis-Punktstruktur für O2 oder Dioxygen ist wie folgt:
O = O
Es ist eine sehr einfache Struktur, aber wie interpretiert man diese Lewis-Struktur? Wie kann man eine Lewis-Struktur zeichnen und damit verstehen, wie Atome zu Molekülen verbinden? Lassen Sie uns darüber gehen, wie Lewis-Strukturen interpretiert und gezeichnet werden.,
Fakten zu Sauerstoff (O2)
O2 ist ein Allotrop von Sauerstoff und besteht aus zwei miteinander verbundenen Sauerstoffatomen. Obwohl die chemische Formel für dieses Allotrop O2 ist, wird es häufig nur als Sauerstoff bezeichnet. Die spezielle Formulierung von O2 oder Dioxygen ist eine der häufigsten elementaren Verbindungen auf dem Planeten, die etwa 20,8% der Erdatmosphäre ausmacht., Dioxygen (O2) wird in der Zellatmung von vielen lebenden Organismen verwendet, um Energie zusammen mit Zucker zu erzeugen.
So interpretieren Sie eine Lewis-Struktur
Lewis-Strukturen sind Diagramme, die Atome und die Bindungen zwischen ihnen darstellen. Die Buchstaben stellen die Atome innerhalb des Moleküls dar, wobei bestimmte Buchstaben verschiedene Elemente darstellen. In der Zwischenzeit stellen Bindestriche die Bindungen zwischen den verschiedenen Atomen dar. Punkte können auch innerhalb der Lewis-Struktur gefunden werden, entweder zur Darstellung von Bindungen (ähnlich wie Bindestriche) oder zur Angabe einsamer Paare., Einsame Elektronenpaare werden häufig mit Punkten dargestellt, die einzelne Atome umgeben. In der Zwischenzeit werden Doppelbindungen mit doppelten Linien dargestellt, was natürlich die Idee erweitert, dass einzelne Linien eine einzelne Bindung zwischen Atomen darstellen.
“ Wir können sagen, dass eine Grundsubstanz eine ist, die ein einzelnes Elektronenpaar hat, das verwendet werden kann, um die stabile Gruppe eines anderen Atoms zu vervollständigen, und dass eine Säure eine ist, die ein einzelnes Paar von einem anderen Molekül verwenden kann, um die stabile Gruppe eines ihrer eigenen Atome zu vervollständigen.,“- Gilbert Newton Lewis
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Die Oktettregel ist eine Regel, die besagt, dass die Elektronenkonfiguration von Edelgasen leicht durch die Bildung von Elektronenpaarbindungen zwischen Atomen erreicht werden kann. Viele Atome haben Elektronenpaare in ihrem Oktett, die nicht zwischen verschiedenen Atomen geteilt werden, Paare, die sich selbst finden. Aus diesem Grund werden diese nicht verbindenden Elektronen als einsame Paare bezeichnet., Während einzelne Paare nicht an der Bildung von Bindungen zwischen Atomen beteiligt sind, sollten Lewis-Strukturen immer mit reflektierten einsamen Paaren gezeichnet werden.
So zeichnen Sie eine Lewis – Punktstruktur
Da Lewis-Strukturen nur grafische Darstellungen der Bindung zwischen verschiedenen Atomen sind, können sie verwendet werden, um vorherzusagen, wie Atome miteinander verbinden, um eine Verbindung herzustellen moleküle., Lewis-Strukturen können helfen zu verstehen, wie Elektronen miteinander verbinden und wie das Layout des Moleküls durch die Anzahl der Elektronen in der Valenzhülle des Elektrons beeinflusst wird. Das Zeichnen der Lewis-Struktur selbst kann das Verständnis und die Interpretation von Lewis-Strukturen erleichtern, und daher wird empfohlen, die Erstellung der Lewis-Struktur in ein paar einfache Schritte aufzuteilen.
Der erste Teil der Erstellung einer Lewis-Struktur besteht darin, das Molekül als Ganzes zu analysieren und zu zählen, wie viele Valenzelektronen das Molekül insgesamt besitzt., Alle Valenzelektronen im Molekül müssen berücksichtigt werden. Valenzelektronen sind die Elektronen in der äußersten Hülle des Atoms, die als Valenzschale bezeichnet wird. Atome besitzen verschiedene Schichten von Schalen, und jede dieser Schichten hat ihre eigene Anzahl von Elektronen. Die in den inneren Schalen gefundenen Elektronen werden bei der Analyse der Bindung von Atomen jedoch normalerweise nicht berücksichtigt, da normalerweise nur die Valenzschalenelektronen Bindungen mit anderen Atomen bilden können., Da die Valenzschalenelektronen die Elektronen sind, die Moleküle bilden, ist es wichtig zu wissen, wie viele Valenzelektronen das Molekül insgesamt besitzt, um eine Lewis-Struktur zu zeichnen.
“ Die Schönheit eines Lebewesens sind nicht die Atome, die hineingehen, sondern die Art und Weise, wie diese Atome zusammengesetzt werden.“- Carl Sagan
Die zweite Phase des Zeichnens des Lewis-Diagramms bestimmt, wie viele Elektronen und ein bestimmtes Atom glücklich oder zufrieden sein müssen., Atome müssen eine bestimmte Menge an Elektronen in ihrer äußeren Hülle haben, um zufrieden zu sein, oder nicht mehr Elektronen in der äußeren Hülle wünschen. Während die äußere Hülle des Elektrons in diesem Zustand nicht unbedingt mit Kapazität ausgestattet ist, wird das Hinzufügen weiterer Elektronen immer schwieriger. Eine Heuristik, die man verwenden kann, um zu bestimmen, wie viele Elektronen von einem Element benötigt werden, um erfüllt zu werden, ist die Oktettregel, die sich auf die Tatsache bezieht, dass viele der im Periodensystem gefundenen Elemente, die Hauptgruppenelemente, dazu neigen, acht Elektronen innerhalb ihrer äußersten Hülle zu benötigen, um erfüllt zu werden.,
Teil drei der Erstellung einer Lewis-Punktstruktur berechnet die Anzahl der Bindungen, die das Molekül insgesamt hat. Kovalente Bindungen sind die Bindungen, die Elektronenpaare bilden, die entstehen, wenn sich das Elektron eines Atoms mit dem Elektron des anderen Atoms in der Bindung verbindet. Denken Sie dabei daran, dass Sie in Schritt 2 der Erstellung der Lewis-Struktur die Anzahl der Elektronen bestimmt haben, die zum Herstellen einer Bindung erforderlich sind., Sie sollten auch die Anzahl der Elektronen kennen, die in der Valenzschale jedes einzelnen Atoms vorhanden sind, da Sie dies in Schritt 1 berechnet haben. Es sollte ziemlich einfach sein, die Gesamtzahl der Bindungen innerhalb des Moleküls zu bestimmen, da Sie nur die Anzahl der Atome, die die Oktette benötigen, von der Gesamtzahl der Valenzelektronen subtrahieren müssen. Teilen Sie die Anzahl der Elektronen unbedingt in zwei Hälften, da für jede Bindung zwei Elektronen benötigt werden.
Der vierte Schritt bei der Erstellung einer Lewis-Punktstruktur ist die Auswahl eines Zentralatoms., Das zentrale Atom ist das Atom, von dem die anderen Atome verzweigen werden. Wie oben erwähnt, ist das Zentralatom in der Lewis-Struktur normalerweise das Atom, das die niedrigste Elektronegativität oder höchste Elektronenvalenz aufweist. Man kann den Elektronegativitätstrend im Periodensystem verwenden, um die Elektronegativität eines gegebenen Atoms zu identifizieren. Es gibt auch Tabellen mit spezifischen Werten für die Elektronegativität, die Sie konsultieren können., Der Elektronegativitätstrend beschreibt einen Trend im Periodensystem, bei dem die Elektronegativität zunimmt, wenn man der Tabelle von links nach rechts folgt und abnimmt, wenn man der Tabelle nach unten folgt. Halogenatome und Wasserstoffatome werden normalerweise nicht als Zentralatom ausgewählt, da sie typischerweise außerhalb des Moleküls auftreten.
Sobald ein zentrales Atom ausgewählt wurde, kann die Skelettstruktur des Moleküls herausgezogen werden. Zeichnen Sie zunächst das Zentralatom und dann die Atome, die es umgeben. Verbinden Sie die umgebenden Atome mit dem Zentralatom mit Linien, die Bindungen darstellen., Das Zentralatom eines Moleküls kann sich mit bis zu vier anderen Atomen verbinden. Nachdem das Zentralatom zusammen mit seinen Verbindungen zu anderen Atomen gezeichnet wurde, können Sie Elektronen um die Atome legen. Die ungebundenen Elektronen sollten an der Außenseite der Atome gezogen werden. Vollständige Oktette sind an der Außenseite der Atome erforderlich, was bedeutet, wenn Sie plötzlich feststellen, dass Sie nicht die richtige Menge an Elektronen haben, um sie herumzugehen, wurde die zuvor gezeichnete Skelettstruktur falsch ausgerichtet.,
Es kann notwendig sein, zunächst zu experimentieren und die Feinheiten des Zeichnens der Struktur durch Versuch und Irrtum zu erlernen, obwohl dies mit der Praxis einfacher werden sollte. Nachdem Sie das Zentralatom und seine verzweigten Atome gezeichnet haben, sollten die nicht verwendeten Elektronen um die Außenseite des Zentralatoms gezogen werden. Die Vervollständigung des Oktetts bedeutet, dass alle übrig gebliebenen Bindungen Doppelbindungen sein sollten, die Sie darstellen können, indem Sie zwei Linien parallel zueinander zeichnen., Wenn das Atom keine der Ausnahmen von der Oktettregel ist, aber mehr als acht Elektronen besitzt, ist es wahrscheinlich, dass während Schritt 1 des Prozesses ein Fehler beim Zählen von Elektronen gemacht wurde.
Unterschiede zwischen Lewis-Strukturen und realen Molekülen
Die Schaffung einer Lewis-Struktur erleichtert die Intuition der Bildung und Struktur von Molekülen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass Modelle wie die Lewis-Struktur ein gewisses Maß an Vereinfachung erfordern, und daher gibt es Unterschiede zwischen Lewis-Strukturen und der Struktur von Molekülen in der realen Welt., Eine der Möglichkeiten, wie echte Moleküle und Lewis-Strukturen unterschiedlich sind, besteht darin, dass Atome instabile Moleküle bilden können. In der Zwischenzeit, wenn Lewis-Strukturen erstellt werden, wird angenommen, dass die Atome ihre Valenzschalen gefüllt haben oder füllen wollen. Die Anzahl der Elektronen in der Valenzhülle eines Atoms übersteigt eher acht, wenn die Ordnungszahl eines Elements höher ist.
“ Wir sind alle nur Bi-Produkte von Atomen, die versuchen, sich selbst und die Grenzen ihrer Fähigkeiten zu verstehen.,“- Dido Stargaze
Elemente mit höheren Ordnungszahlen weisen mit größerer Wahrscheinlichkeit Valenzelektronenzahlen von mehr als acht auf, und aus diesem Grund Lewis Struktur besteht normalerweise nicht aus Molekülen von Übergangsmetallen, da sie häufig mehr als acht Elektronen in ihren Valenzschalen haben. Übergangsmetalle wie Lanthanide und Actinide sind Beispiele für Elemente mit mehr als acht Valenzelektronen., Aus diesen Gründen sollte man sich daran erinnern, dass Lewis-Strukturen zwar äußerst hilfreich sein können, um zu verstehen, wie sich Moleküle bilden, aber nicht perfekt darstellen, wie Atome interagieren, um Moleküle in der realen Welt zu bilden.
Bestimmung der Anzahl der Valenzelektronen Mit dem Periodensystem
Wie oben erwähnt, ist es möglich zu bestimmen, wie viele Valenzelektronen Atome eines bestimmten Elements besitzen, indem man das Periodensystem der Elemente konsultiert., Die Elemente im Periodensystem sind in bestimmten Mustern, Spalten und Zeilen angeordnet. Die Gruppen (Spalten) im Periodensystem sind danach organisiert, wie chemisch reaktiv sie sind, oder anders ausgedrückt, wie viele Valenzelektronen Atome des Elements besitzen.
Gruppen / Spalten im Periodensystem der Elemente besitzen alle die gleiche Anzahl von Elektronen in ihrer Valenzschale. Dies kann durch Überprüfung der Anzahl der Valenzelektronen in der ersten Gruppe des Periodensystems bestätigt werden., Gruppe eins des Periodensystems enthält Elemente wie Natrium, Kalium, Wasserstoff und Cäsium. Jedes Element in einem Periodensystem hat genau ein Elektron in seiner Valenzschale. Inzwischen haben Elemente, die in Gruppe zwei gefunden werden, zwei Valenzelektronen, einschließlich Elemente wie Magnesium und Beryllium.
Dieser Trend wird als Elektronegativitätstrend bezeichnet und setzt sich im Periodensystem fort, mit Ausnahme der Übergangsmetalle in der Mitte der Tabelle. Diese Metalle werden übersprungen, wenn Elektronen nach Valenzelektronenzahlen gruppiert werden., Außerhalb dieser Ausnahme gilt der Trend über das Periodensystem hinaus und kann verwendet werden, um die Anzahl der Valenzelektronen zu bestimmen, die ein Element besitzt. Elemente der Gruppe 8 des Periodensystems haben bereits Elektronen in ihrer Valenzschale und werden als Edelgase bezeichnet.
