7 Βήματα σχετικά με τη δομή COH2 Lewis, Υβριδισμός (Επιλύθηκε!)

Η φορμαλδεΰδη (COH2), επίσης γνωστή ως μεθανάλη, έχει ένα κεντρικό άτομο άνθρακα (C) με 4 ηλεκτρόνια σθένους, διπλούς δεσμούς με ένα άτομο οξυγόνου (Ο) και μονοδεσμούς με δύο άτομα υδρογόνου (Η). Το οξυγόνο συνεισφέρει 6 ηλεκτρόνια σθένους και κάθε υδρογόνο συνεισφέρει 1, συνολικά 12 ηλεκτρόνια. Η δομή Lewis εμφανίζει έναν διπλό δεσμό C=O και δύο απλούς δεσμούς CH, χωρίς μεμονωμένα ζεύγη στον άνθρακα και δύο μεμονωμένα ζεύγη στο οξυγόνο. Το COH2 παρουσιάζει μια τριγωνική επίπεδη γεωμετρία γύρω από το άτομο άνθρακα με γωνίες δεσμού περίπου 120°, ενδεικτικό του υβριδισμού sp². Το μόριο είναι πολικό λόγω της διαφοράς ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ C (2.55), O (3.44) και H (2.20), επηρεάζοντας την αντιδραστικότητα και τη χρήση του ως βιομηχανική χημική ουσία.

COH2 είναι μια οργανική ένωση ευρέως γνωστή ως φορμαλδεΰδη, με την ονοματολογία της IUPAC να ονομάζεται Methanal. Αυτό το αέριο με έντονη μυρωδιά είναι εξαιρετικά τοξικό που προκαλεί ερεθισμό στους πνεύμονες όταν εισπνέεται, στα μάτια και στο δέρμα.

Ωστόσο, η δομή του COH2 lewis εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως για διάφορες αντιδράσεις για τη διατήρηση ιστών, αντι-μολυσματικών παραγόντων, συγκολλητικών κ.λπ.

COH2 Δομή Lewis
COH2 Δομή Lewis

Πώς να σχεδιάσετε COH2 δομή lewis ;

COH2 δομή lewis είναι μια ηλεκτρονική σκελετική αναπαράσταση ενός μορίου που λέει για τον αριθμό των δεσμών, τους τύπους δεσμών, τα μεμονωμένα ζεύγη, τη δομή συντονισμού του κ.λπ. Αυτό παρέχει τη σκελετική δομή που υιοθετείται από τον αντίστοιχο μοριακό τύπο.

για 1
Μοριακή αναπαράσταση COH2 από wikipedia

Μέθοδοι για σχεδιάστε COH2 δομή lewis :

  • Μετρήστε τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους που είναι διαθέσιμα από όλα τα συστατικά άτομα.
  • Το C έχει ηλεκτρονική διαμόρφωση: [He]2s22p2 , O ηλεκτρονική διαμόρφωση : [He]2s22p4 και H ηλεκτρονική διαμόρφωση : 1s1 . Έτσι, συνολικά 12 ηλεκτρόνια σθένους είναι διαθέσιμα για την κατασκευή της δομής κουκκίδων lewis.
  • Ως κεντρικό άτομο επιλέγεται το κεντρικό άτομο με τη μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα. Ηλεκτραρνητικότητα του C = 2.55, H = 2.2 και O = 3.44. Ωστόσο, σε αυτήν την περίπτωση και στις περισσότερες οργανικές ενώσεις με άνθρακα σε αυτό, το C επιλέγεται ως κεντρικό άτομο καθώς μπορεί να σχηματίσει τέσσερις δεσμούς λόγω της ιδιότητάς του κατένωσης, ενώ το H μπορεί να σχηματίσει μόνο ένα ζεύγος δεσμών και το οξυγόνο μπορεί να σχηματίσει μόνο 2 ζεύγη δεσμών .
  • Κάθε συστατικό άτομο θα φιλοξενήσει 8 ηλεκτρόνια για να γεμίσει την οκτάδα του, υπό την προϋπόθεση ότι δεν είναι άτομα διογκωμένου στελέχους σθένους ή άτομα με έλλειψη ηλεκτρονίων με ομοιοπολικότητα μικρότερη από 4.
  • Ένας μόνος δεσμός συντάσσεται από κάθε άτομο με τα ηλεκτρόνια σθένους προς τα κοντινά άτομα.
  • Καθώς υπάρχουν μόνο 3 άτομα γύρω από το κεντρικό άτομο, η οκτάδα των C και O μπορεί να συμπληρωθεί μόνο όταν δημιουργηθεί ένας διπλός δεσμός μεταξύ C και O . Κάνοντας αυτό, απομένουν 4 ηλεκτρόνια που δεν συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών και έτσι υπάρχουν ως μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων στα άτομα Ο.

Σημείωση: Τα στοιχεία με έλλειψη ηλεκτρονίων, π.χ., με ομοιοπολικότητα μικρότερη από 3 ή στοιχεία με ομοιοπολικότητα μεγαλύτερη από 4, παραβιάζουν τον κανόνα της οκτάδας, καθώς έχουν είτε λιγότερο υποκέλυφος είτε διογκωμένο υποκέλυφος για να φιλοξενήσουν ηλεκτρόνια. Π.χ. H2, SF6

Βήμα προς βήμα κατασκευή COH2  δομή lewis :

δομή coh2 lewis
COH2 Σχηματισμός δομής κουκκίδας Lewis.

COH2 επίσημη χρέωση δομής lewis:

Το επίσημο φορτίο λέει για το ηλεκτρονικό φορτίο που αποκτάται από κάθε συστατικό άτομο στη δομή κουκκίδων lewis.

Η γνώση του τυπικού φορτίου κάθε ατόμου, δίνει μια σαφή και πλήρη αναπαράσταση του μορίου.

Γενικά, η επίσημη χρέωση μπορεί να υπολογιστεί μαθηματικά με τον τύπο:

Τυπικό φορτίο = (Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους σε ένα ελεύθερο άτομο του στοιχείου) – (Αριθμός μη κοινόχρηστων ηλεκτρονίων στο άτομο) – (Αριθμός δεσμών με το άτομο)

Επιπλέον, Charge on the molecule= άθροισμα όλων των τυπικών φορτίων.

Επίσημη χρέωση του Ha ,Hb  = 1 – 0 – 1 = 0

Επίσημη χρέωση C = 4 – 0 – 4 = 0

Επίσημη χρέωση O = 6 – 4 – 2 = 0

coh21
Επίσημο φορτίο που αποδίδεται στα συστατικά άτομα.

COH2 συντονισμός δομής lewis:

COH2 Η δομή lewis έχει 3 διακριτές δομές συντονισμού που φαίνονται παρακάτω.

Τα ηλεκτρόνια pi μπορούν να μετατοπιστούν καθώς συγκρατούνται λιγότερο ισχυρά από τα άτομα σε σύγκριση με τα ηλεκτρόνια με δεσμό σίγμα. Όσο ο αριθμός των δομών συντονισμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια συντονισμού και μεγαλύτερη είναι η σταθερότητά του.

Οι πρώτες 3 δομές συντονισμού δείχνουν πώς τα ηλεκτρόνια pi μετατοπίζονται πάνω από τα άτομα C και O κάνοντας τον διπλό δεσμό έναν μερικώς διπλό δεσμό με χαρακτήρα απλού δεσμού επίσης.

coh23
Δομή συντονισμού που δείχνει ηλεκτρόνιο μετεγκατάσταση.

COH2 Κανόνας οκτάδας δομής lewis:

COH2 Οι δομές lewis C και O ακολουθούν τον κανόνα της οκτάδας.

Κάθε συστατικό άτομο έχει μια πλήρη οκτάδα, με το H να περιέχει μόνο 2 ηλεκτρόνια σθένους στην εξώτατη στιβάδα τους, κάτι που αποτελεί εξαίρεση για το ότι δεν υπάρχει χώρος/κελύφη για να φιλοξενήσει ηλεκτρόνια. Επίσης η ομοιοδυναμία του είναι 2.

COH2 ηλεκτρόνια σθένους :

Ηλεκτρονική διαμόρφωση του C: [He]2s22p2

Ηλεκτρονική διαμόρφωση του O: [He]2s22p4

Ηλεκτρονική διαμόρφωση H: 1s1

Ο άνθρακας έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους, το οξυγόνο έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους και το υδρογόνο έχει 1 ηλεκτρόνιο σθένους. Υπάρχουν 2 άτομα Η, επομένως συνολικά 2 ηλεκτρόνια σθένους συνεισφέρουν από το H.

Άρα, έχουμε συνολικά 4+6+2 = 12 ηλεκτρόνια σθένους. Αυτά τα 12 ηλεκτρόνια σθένους αποτελούν το πλήρης οκτάδα της δομής COH2 lewis.

COH2 Η δομή lewis έχει συνολικά 12 ηλεκτρόνια σθένους.

COH2 μοναχικά ζεύγη δομής lewis:

Υπάρχουν 2 μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων που κατοικούν στο άτομο Ο. Το C έχει μόνο ζεύγη δεσμών και το H έχει επίσης μόνο ζεύγος δεσμών ηλεκτρονίων.

COH2 Η δομή lewis έχει 2 μοναχικά ζεύγη των ηλεκτρονίων που κατοικούν σε άτομα Ο.

coh24
Μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων που αντιπροσωπεύονται από 4 τελείες στο άτομο Ο.

COH2 Υβριδισμός δομής lewis:

Ηλεκτρονική διαμόρφωση κατάστασης εδάφους του C: [He]2s22px12p1y2pz

Ηλεκτρονική διαμόρφωση κατάστασης εδάφους του O: [He]2s22p2x2p1y2p1z

Ηλεκτρονική διαμόρφωση κατάστασης γείωσης του H: 1s1

Ηλεκτρονική διαμόρφωση διεγερμένης κατάστασης του C: [He]2s12px12p1y2p1z

Ο C υφίσταται sp2 υβριδισμός όπου τα s, και 2 p υβριδικά τροχιακά του που περιέχουν ένα ηλεκτρόνιο το καθένα ζευγαρώνουν με 2 H και 1 O υβριδικά τροχιακά, το υπόλοιπο ένα ηλεκτρόνιο του 2pz Το υβριδικό τροχιακό κάνει σχηματισμό δεσμού π με ένα από τα μεμονωμένα κατειλημμένα p υβριδικά τροχιακά του Ο. Το Η υφίσταται σχηματισμό δεσμού σίγμα.

Από την ηλεκτρονική διαμόρφωση του O, είναι σαφές ότι ένα από τα μεμονωμένα κατειλημμένα τροχιακά 2p σχηματίζει δεσμό σίγμα επικαλύπτοντας με το τροχιακό σίγμα του c κατά μήκος του διαπυρηνικού άξονά τους.

Το άλλο μεμονωμένα κατειλημμένο τροχιακό 2p του O υφίσταται πλευρική επικάλυψη για να σχηματίσει έναν δεσμό pi όπως φαίνεται στο διάγραμμα δομής lewis. Τα δύο μη υβριδισμένα s και ένα από τα πρβιτάλια 2p που περιέχουν ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια υπάρχουν ως μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων στο Ο.

Συνολικά, το O έχει p2 υβριδισμός, το C έχει sp2 υβριδισμός.

coh25
COH2 δομή lewis υβριδισμός μαζί με το επίκτητο σχήμα- Τριγωνικό επίπεδο

COH2 σχήμα δομής lewis:

Από την παραπάνω συζήτηση για τον υβριδισμό του, υιοθετεί μια τριγωνική επίπεδη δομή με όλα τα άτομα να βρίσκονται σε επίπεδο και το σχήμα του είναι σχεδόν παρόμοιο με αυτό ενός ισόπλευρου τριγώνου.

Το κεντρικό άτομο περιβάλλεται από 3 άτομα στην περιφέρεια όπως αυτό ενός ισόπλευρου τριγώνου. Τα άλλα άτομα από το κεντρικό άτομο ονομάζονται επίσης περιφερειακά άτομα.

COH2 Γωνία δομής lewis:

COH2 υιοθετεί ένα τριγωνικό επίπεδο σχήμα με 1200 γωνία δεσμού που δικαιολογείται καλά καθώς πρόκειται για sp2 υβριδοποιημένο μόριο.

Είναι COH2 δομή lewis πολική ή μη πολική;

COH2 δομή lewis είναι ένα πολικό μόριο. Μπορεί να εξηγηθεί με βάση τη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας τους που σε αυτή την περίπτωση έχει το άτομο Ο την υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Το O, με X = 3.44, το υψηλότερο έλκει την πυκνότητα ηλεκτρονίων του C προς τον εαυτό του, το οποίο με τη σειρά του έλκει την πυκνότητα ηλεκτρονίων του H προς το C καθιστώντας το H μερικώς θετικό.

Αυτό κάνει το C ελαφρώς θετικά φορτισμένο και το O να αποκτά μερικό αρνητικό φορτίο που δημιουργεί διαχωρισμό φορτίου μεταξύ των δύο άκρων του μορίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό διπόλων που είναι υπεύθυνο για την πολική φύση του μορίου της φορμαλδεΰδης.

X= Αντιπροσωπεύει το μέγεθος της ηλεκτραρνητικότητας

coh26
Το βέλος υποδεικνύει διάνυσμα διπολικής ροπής.

Είναι COH2 δομή lewis ιοντική ;

COH2 δομή lewis είναι ιοντικής φύσης.

Καθώς το O έχει μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα O = 3.44 , έλκει την πυκνότητα ηλεκτρονίων του C που έχει ηλεκτραρνητικότητα C = 2.55 προς το μέρος του, το οποίο με τη σειρά του έλκει την πυκνότητα ηλεκτρονίων του H [H = 2.22] προς το C καθιστώντας το H μερικώς θετικό.

Αυτό κάνει το C ελαφρώς θετικά φορτισμένο και το O να αποκτά μερικό αρνητικό φορτίο που δημιουργεί διαχωρισμό φορτίου μεταξύ των δύο άκρων του μορίου καθιστώντας το μόριο ιοντικό.

COH2 διαλυτότητα δομής lewis:

Λόγω της πολικής του φύσης, είναι πλήρως διαλυτό στο νερό και ελαφρώς διαλυτό σε πολικούς διαλύτες όπως ακετόνη, αιθέρας, αιθανόλη.

  • Νερό – πλήρως διαλυτό
  • Ακετόνη – διαλυτό
  • Αιθέρας – Μερικώς διαλυτό
  • Χλωροφόρμιο – Μη αναμίξιμο

Είναι COH2 δομή lewis συμμετρική ή ασύμμετρη;

COH2 δομή lewis είναι ένα συμμετρικό μόριο. Όταν ένα επίπεδο καθρέφτη διέρχεται από τον δεσμό C=O, παράγει την ίδια κατοπτρική εικόνα όπου και το H όταν παρατηρείται δεν μπορεί να διακριθεί μεταξύ τους.

Η ομάδα σημείων του είναι το C2v παρόμοιο με αυτό ενός H2Ω μόριο.

Είναι COH2 δομή lewis όξινη ή βασική;

COH2 δομή lewis είναι ένα πολύ ασθενές οξύ. Δρα πιο όξινο όταν υπάρχει σε στερεές μορφές πολυμερούς. Σε αέρια κατάσταση, είναι αρκετά βασικό στη φύση.

Συμπέρασμα:

COH2 δομή lewis είναι ένα συμμετρικό τριγωνικό μόριο που έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως ως φορμαλίνη σε βιολογικά συστήματα και ιατρικούς τομείς.

Διαβάστε επίσης: