PORMAL NA SINGIL: PORMULA, KUNG PAANO MAKALKULA ITO AT MGA HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang pormal na singil (CF) ay isang itinalaga sa isang atom ng isang molekula o ion, na nagbibigay-daan upang ipaliwanag ang mga istruktura at mga katangian ng kemikal na batay dito. Ang konsepto na ito ay nagpapahiwatig ng pagsasaalang-alang ng maximum na katangian ng covalence sa bond AB; iyon ay, ang pares ng mga electron ay ibinahagi nang pantay sa pagitan ng A at B.

Upang maunawaan ang nasa itaas, ang imahe sa ibaba ay nagpapakita ng dalawang magkakaugnay na mga atom: ang isang itinalaga na may letrang A at ang isa pa kasama ang letrang B. Tulad ng makikita, sa pangharang ng mga bilog ay nabuo ang isang bono kasama ang pares ":". Sa molekulang heteronuclear na ito, kung ang A at B ay may pantay na electronegativities, ang pares ":" ay nananatiling equidistant mula sa parehong A at B.

Gayunpaman, dahil ang dalawang magkakaibang mga atom ay hindi magkakaparehong mga katangian, ang pares na ":" ay naaakit sa isa na mas electronegative. Sa kasong ito, kung ang A ay mas electronegative kaysa sa B, ang pares ":" ay mas malapit sa A kaysa sa B. Ang kabaligtaran ay nangyayari kapag ang B ay mas electronegative kaysa A, papalapit na ":" hanggang B.

Kaya, upang italaga ang pormal na singil sa parehong A at B, kinakailangang isaalang-alang ang unang kaso (ang nasa itaas ng imahe). Kung ang purong covalent bond na AB ay masisira, isang homolytic break ang magaganap, na bumubuo ng mga libreng radikal na A · at · B.

Ang mga kwalipikadong benepisyo ng paggamit ng pormal na kargamento

Ang mga electron ay hindi naayos, tulad ng sa nakaraang halimbawa, ngunit paglalakbay at nawala sa pamamagitan ng mga atomo ng molekula o ion. Kung ito ay isang diatomic na molekula, kilala na ang pares ":" ay dapat ibabahagi o gumala-gala sa pagitan ng parehong mga atomo; ang parehong nangyayari sa isang molekula ng uri ng ABC, ngunit may mas kumplikado.

Gayunpaman, kapag nag-aaral ng isang atom at ipinagpalagay na isang covalence ng isang daang porsyento sa mga bono nito, mas madali itong maitaguyod kung nakakuha ba ito o nawawalan ng mga electron sa loob ng compound. Upang matukoy ang pakinabang o pagkawala na ito, ang iyong basal o malayang estado ay dapat ihambing sa iyong elektronikong kapaligiran.

Sa ganitong paraan, posible na magtalaga ng isang positibong singil (+) kung ang atom ay nawawala ang isang elektron, o isang negatibong singil (-) kapag, sa kabilang banda, nakakakuha ito ng isang elektron (ang mga palatandaan ay dapat isulat sa loob ng isang bilog).

Kaya, bagaman ang mga elektron ay hindi matatagpuan nang eksakto, ang mga pormal (+) at (-) na mga singil sa mga istruktura ay umaayon sa karamihan ng mga kaso sa inaasahang mga katangian ng kemikal.

Iyon ay, ang pormal na singil ng isang atom ay malapit na nauugnay sa molekular na geometry ng kapaligiran nito at ang pagiging aktibo nito sa loob ng compound.

Pormula at kung paano makalkula ito

Ang mga pormal na singil ay nakatalaga nang hindi sinasadya? Ang sagot ay hindi. Para sa mga ito, ang pakinabang o pagkawala ng mga electron ay dapat kalkulahin sa pag-aakalang puro covalent bond, at ito ay nakamit sa pamamagitan ng sumusunod na pormula:

CF = (bilang ng pangkat ng atom) - (bilang ng mga bono na nabubuo) - (bilang ng mga hindi nakagapos na mga electron)

Kung ang atom ay may CF na may halaga ng +1, itinalaga ito ng isang positibong singil (+); samantalang kung mayroon kang isang CF na may halaga ng -1, pagkatapos ay isang negatibong singil (-) ay itinalaga dito.

Upang makalkula nang tama ang CF, dapat sundin ang mga sumusunod na hakbang:

- Hanapin kung aling pangkat ang nahanap na atom sa pana-panahong talahanayan.

- Bilangin ang bilang ng mga bono na nabubuo sa mga kapitbahay nito: ang dobleng mga bono (=) ay nagkakahalaga ng dalawa at triple bond ay nagkakahalaga ng tatlo (≡).

- Sa wakas, bilangin ang bilang ng mga hindi nabag na mga elektron, na madaling masunod sa mga istruktura ng Lewis.

Pagkakaiba-iba ng pagkalkula ayon sa istraktura

Ibinigay ang linear molekula ABCD, ang pormal na singil para sa bawat atom ay maaaring mag-iba kung ang istraktura, halimbawa, ay nakasulat na ngayon bilang: BCAD, CABD, ACDB, atbp. Ito ay dahil mayroong mga atom na, sa pamamagitan ng pagbabahagi ng mas maraming mga electron (bumubuo ng mas maraming mga bono), kumuha ng positibo o negatibong CF.

Kaya alin sa tatlong posibleng mga istruktura ng molekular na tumutugma sa tambalang ABCD? Ang sagot ay: ang isa sa pangkalahatan ay may pinakamababang halaga ng CF; Gayundin, ang isang nagtatalaga ng mga negatibong singil (-) sa mga pinaka-electronegative atoms.

Kung ang C at D ay mas electronegative kaysa sa A at B, kung gayon sa pamamagitan ng pagbabahagi ng mas maraming mga electron na kinahinatnan nila ang positibong pormal na singil (nakita mula sa isang panuntunan sa mnemonic).

Kaya, ang pinaka-matatag na istraktura, at ang pinaka-masiglang pinapaboran, ay CABD, yamang sa parehong C at B ay bumubuo lamang ng isang bono. Sa kabilang banda, ang istraktura ng ABCD at ang mga may C o B na bumubuo ng dalawang mga bono (–C- o –D-), ay hindi matatag.

Alin sa lahat ng mga istraktura ang pinaka hindi matatag? Ang ACDB, dahil hindi lamang ang C at D ang bumubuo ng dalawang mga bono, kundi pati na rin ang kanilang pormal na negatibong singil (-) ay katabi ng bawat isa, na lalong nagpapatatag sa istruktura.

Mga halimbawa ng pormal na pagkalkula ng pagkarga

BF

Ang atom ng boron ay napapalibutan ng apat na mga atom ng fluorine. Dahil ang B ay kabilang sa pangkat IIIA (13) kulang ito ng hindi nakagagalit na mga electron at bumubuo ng apat na mga covalent bond, ang CF ay (3-4-0 = -1). Sa kabilang banda, para sa F, isang elemento ng grupo ng VIIA (17), ang CF nito ay (7-6-1 = 0).

Upang matukoy ang singil ng ion o molekula, sapat na upang idagdag ang indibidwal na CF ng mga atomo na bumubuo nito: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Gayunpaman, ang CF para sa B ay walang totoong kahulugan; iyon ay, ang pinakamataas na density ng elektron ay hindi nakatira dito. Sa katotohanan, ang density ng elektron na ito ay ipinamamahagi patungo sa apat na mga atoms ng F, isang elemento na higit na electronegative kaysa sa B.

BeH

Ang beryllium atom ay kabilang sa pangkat IIA (2), na bumubuo ng dalawang bono at kulang, muli, hindi nakagagalit na mga electron. Kaya, ang CFs para sa Be and H ay:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Mag-load ng BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (carbon monoxide)

Ang istraktura ng Lewis nito ay maaaring kinakatawan bilang: C≡O: (bagaman mayroon itong iba pang mga istruktura ng resonans). Paulit-ulit ang pagkalkula ng CF, sa oras na ito para sa C (ng pangkat IVA) at O ​​(ng pangkat VIA), mayroon kaming:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Ito ay isang halimbawa kung saan ang pormal na singil ay hindi umaayon sa likas na katangian ng mga elemento. O ay mas electronegative kaysa sa C at samakatuwid ay hindi dapat magdala ng positibo.

Ang iba pang mga istraktura (C = O at ⁽⁺⁾ CO ^(-) ), bagaman sumusunod sila sa magkakaugnay na pagtatalaga ng mga singil, hindi sumunod sa panuntunan ng octet (Ang C ay may mas mababa sa walong valence electrons).

NH

ang higit pang mga pagbabahagi ng elektron N, ang mas positibo ay ang CF nito (kahit na ang ammonium ion, dahil wala itong kakayahang magamit ng enerhiya upang mabuo ang limang mga bono).

Ang pantay na paglalapat ng mga kalkulasyon para sa N sa ammonium ion, ammonia at amide ion, mayroon kami pagkatapos:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺ )

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃ )

At sa wakas:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^- )

Iyon ay, sa NH ₂ ^- N ay may apat na hindi nabagong mga elektron, at ibinahagi nito ang lahat ng mga ito kapag bumubuo ito ng NH ₄ ⁺ . Ang CF para sa H ay pantay sa 0 at samakatuwid ang iyong pagkalkula ay nai-save.

Mga Sanggunian

1. James. (2018). Isang Pangunahing Kasanayan: Paano Makalkula ang Pormal na singil. Nakuha noong Mayo 23, 2018, mula sa: masterorganicchemistry.com
2. Ian Hunt. Kagawaran ng Chemistry, University of Calgary. Mga Pormal na singilin. Nakuha noong Mayo 23, 2018, mula sa: chem.ucalgary.ca
3. Mga Pormal na singilin. . Nakuha noong Mayo 23, 2018, mula sa: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Pormal na singil. Nakuha noong Mayo 23, 2018, mula sa: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral, p. 268-270.
6. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon., P. 38). Mc Graw Hill.
7. Monica Gonzalez. (Agosto 10, 2010). Pormal na singil. Nakuha noong Mayo 23, 2018, mula sa: quimica.laguia2000.com