呆沓与和谐——关于形式电荷

文摘   2024-08-02 03:22   上海  

      [问题1]写出共价化合物OCS分子可能的路易斯结构式。

路易斯结构以短线表示共价键,以点表示非键电子。OCS满足八隅体规则的可能的路易斯结构式有

(有没有可能C原子在端位?)

      [问题2]CO分子哪头是负偶极(δ-,微负)?

CO当然是个极性分子。它的路易斯结构式为

:CO:

不考虑电负性,假定共用电子对是原子间均摊的,C原子占用的价电子数即为52+3),而它原本的价电子数是4,从表面形式上看它是在成键过程中多占了1个电子,带的“形式电荷”(formal charge)就是-1O原子占用的电子数亦为5,它本来的价电子数为6,为成键多付了,它的“形式电荷”就是+1。就是说COC的那头是负电性的,该分子作为配体向中心离子配位时应该以C为箭头。

当然这不是说C真带了一个负电荷或O真带了一个正电荷,它们当然不是离子化合物,只是各自有点微小的呆沓负或呆沓正(O的电负性强于C,还能将负电荷拽回来若干,均摊本身也是有折扣的)。+1-1只是一种人为算计的“形式”而已。

      [问题3]氰离子哪头是负的?

CN-的路易斯结构是

[:CN:]-

按共价键电子均摊计,C原子的形式电荷仍为-1N原子的形式电荷则为0(现5对原5轧平)。C那头带负电更多

注意形式电荷之和一定等于微粒的电荷值。

      [问题4]CO2是哪种结构?

据八隅体规则,CO2有两种路易斯结构式都是合理的

考察它们的形式电荷。前一种结构三原子的形式电荷依次是000(占用电子数相比原有价电子数都没有盈亏),后一种结构的形式电荷依次是-10+1(左O多占了一个电子,右O亏了一个电子)。相关结构理论指出,没有盈亏皆大欢喜,各原子形式电荷越零结构越稳定,因此前一种路易斯结构是CO2的主导结构。

      [问题5]硫氰根离子是哪种结构?

也是CO2的等电子体,NCS-可能的路易斯结构有

它们的形式电荷分别依次是-20+100-1-100

首先被否定的是,因为形式电荷的贫富差距它是最大的,不和谐。谁更合理呢?或者说谁的形式电荷为负更合理呢?N,因为N的电负性本来就强于S,或者说N的得电子能力就是比S强。因此是硫氰根离子的主导结构,负电荷更多地集中于N原子那头。

      若C原子在端位,至少在该原子的八隅体结构中形式电荷已是负值。不予考虑。

(图示  曹晶伟)


映非
化学、教育、杂文、文化