Δομή και χαρακτηριστικά NaH Lewis (15 Χρήσιμα Στοιχεία)

Το NaH ή το υδρίδιο του νατρίου είναι μία από τις ισχυρότερες ανόργανες βάσεις με μοριακό βάρος 23.998 g/mol. Τώρα θα συζητήσουμε για το NaH λεπτομερώς.

Το NaH είναι το υδρίδιο αλκαλιμετάλλου του Na, το Η βρίσκεται σε κατάσταση οξείδωσης -1, επομένως είναι ένας καλός αναγωγικός παράγοντας και μπορεί να μειώσει εύκολα τα κύρια στοιχεία της ομάδας όπως τους δεσμούς SS ή Si-Si. Λειτουργεί επίσης ως βάση Bronsted προς το μόριο οξέος Bronsted και επίσης στην οργανική χημεία μπορεί να οξινιστεί με πολλές λειτουργίες.

Το NaH είναι ένα ιοντικό ανόργανο βασικό μόριο και μπορεί να αναφλεγεί στον αέρα αυθόρμητα. Μπορεί να αποπρωτονίσει τα μόρια οξέος που περιέχουν άνθρακα. Τώρα μπορούμε να συζητήσουμε τη δομή lewis, τον δεσμό, τον κανόνα οκτάδας, την πολικότητα και τη βασικότητα του NaH με κατάλληλη εξήγηση στο επόμενο μέρος.

1. Πώς να σχεδιάσετε τη δομή NaH lewis;

Με τη βοήθεια της δομής lewis, μπορούμε να προβλέψουμε τα ηλεκτρόνια σθένους, τα μοναχικά ζεύγη και άλλες ιδιότητες που σχετίζονται με ένα μόριο. Ας σχεδιάσουμε τη δομή lewis του NaH.

Μετρώντας τα ηλεκτρόνια σθένους

Για να σχεδιάσουμε τη δομή lewis ενός μορίου πρέπει να μετρήσουμε τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους του μορίου μετρώντας τα ηλεκτρόνια σθένους των ατόμων του υποκαταστάτη. Τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν στο NaH είναι 2, και υπάρχει ένα από το Na και ένα για το H, μόλις τα προσθέσαμε μαζί.

Επιλέγοντας το κεντρικό άτομο

Στο 2nd βήμα για το lewis, το σχέδιο δομής επιλέγεται το κεντρικό άτομο. Στο μόριο NaH, το Na επιλέγεται ως κεντρικό άτομο επειδή είναι πιο ηλεκτροθετικό από το H και επίσης μεγαλύτερο σε μέγεθος από το H. Το περιβάλλον του ατόμου συνδέεται μέσω του δεσμού με το κεντρικό άτομο του μορίου.

Ικανοποιώντας τον κανόνα της οκτάδας

Κάθε άτομο σε ένα μόριο πρέπει να υπακούει στον κανόνα της οκτάδας κατά τη διάρκεια του σχηματισμού δεσμού μέσω της ολοκλήρωσης των ηλεκτρονίων σθένους με έναν κατάλληλο αριθμό ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια που απαιτούνται για την οκτάδα στο NaH είναι 4, δύο για το Na και δύο για το Η καθώς ανήκουν στο μπλοκ στοιχείο s και συσσωρεύει δύο ηλεκτρόνια.

Ικανοποιώντας το σθένος

Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού δεσμού, κάθε άτομο θα πρέπει να ικανοποιείται από το σθένος. Τα ηλεκτρόνια που απαιτούνται για την οκτάδα είναι 4 και τα διαθέσιμα ηλεκτρόνια σθένους είναι 2, επομένως τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται στον δεσμό 2/2 = 1 μέσω της ικανοποίησης του σθένους. Το Na και το H έχουν και τα δύο σθένος 1 και σχημάτισαν μόνο έναν δεσμό μεταξύ τους.

Αναθέστε τα μοναχικά ζευγάρια

Μοναχικά ζεύγη υπάρχουν μόνο εκείνες οι περιπτώσεις εάν υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια σθένους στο τροχιακό σθένους οποιουδήποτε ατόμου από τα ηλεκτρόνια συμμετοχής του δεσμού του. Στο μόριο NaH, δεν υπάρχουν μεμονωμένα ζεύγη είτε πάνω από Na είτε πάνω από H επειδή έχουν ένα ηλεκτρόνιο.

2. Ηλεκτρόνια σθένους NaH

Τα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο εξωτερικό περίβλημα οποιουδήποτε ατόμου και είναι υπεύθυνα για τη χημική φύση του ατόμου ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους. Ας μετρήσουμε ηλεκτρόνια σθένους NaH.

Ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους που υπάρχουν στην εξώτατη στιβάδα του NaH είναι 2. Όπου ένα ηλεκτρόνιο προέρχεται από τη θέση Na και ένα ηλεκτρόνιο προέρχεται από τη θέση Η επειδή έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο σθένους στην εξώτατη στιβάδα τους. Έτσι, απλώς προσθέσαμε τα μεμονωμένα ηλεκτρόνια σθένους κάθε ατόμου ξεχωριστά.

  • Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του H είναι 1s1 γιατί είναι 1st στοιχείο στον περιοδικό πίνακα.
  • Έτσι, τα ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν πάνω από το άτομο Η είναι 1, καθώς το 1s είναι το τροχιακό ή το πιο εξωτερικό κέλυφος του H
  • Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του Na είναι [Ne]3s1 επειδή είναι ένα στοιχείο μπλοκ.
  • Έτσι, τα ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν πάνω από το άτομο Na είναι 1, επειδή το τροχιακό σθένους για το Na είναι τροχιακό 3s.
  • Άρα, ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους για το NaH είναι 1+1 = 2

3. Το NaH lewis δομεί μοναχικά ζεύγη

Τα μόνα ζεύγη είναι εκείνα τα ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν πάνω από το τροχιακό σθένους όπως απομένουν μετά το σχηματισμό του δεσμού. Ας μετρήσουμε τον συνολικό αριθμό των μεμονωμένων ζευγών NaH.

Ο αριθμός των μεμονωμένων ζευγών που υπάρχουν πάνω από το μόριο NaH είναι μηδέν επειδή δεν έχει μοναχικά ζεύγη. Τα συστατικά άτομα, τόσο το Na όσο και το H έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό σθένους τους και αυτό το ένα ηλεκτρόνιο χρησιμοποιείται στο σχηματισμό δεσμού, επομένως, έχουν μηδενικά ηλεκτρόνια.

  • Ο τύπος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του αριθμού των μοναχικών ζευγών, μοναχικών ζευγών = ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο τροχιακό σθένους - ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμού
  • Τα μόνα ζεύγη που υπάρχουν πάνω από το άτομο Na είναι 1-1=0 (το Na έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους και ένα ηλεκτρόνιο δεσμού)
  • Τα μεμονωμένα ζεύγη που υπάρχουν πάνω από το άτομο Η είναι, 1-1 = 0 (Το H έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο σθένους και ένα ηλεκτρόνιο δεσμού)
  • Άρα, ο συνολικός αριθμός των μεμονωμένων ζευγών που υπάρχουν πάνω από το μόριο NaH είναι 0+0 = 0

4. Οκταδικός κανόνας δομής NaH lewis

Ο κανόνας της οκτάδας είναι η ολοκλήρωση του τροχιακού σθένους από κατάλληλους αριθμούς ηλεκτρονίων κατά το σχηματισμό του δεσμού. Ας ελέγξουμε εάν η οκτάδα εφαρμόζεται στο NaH ή όχι.

Στην οκτάδα NaH εφαρμόζεται ο κανόνας οκτάδας, αν και το Na και το H είναι και τα δύο μπλοκ στοιχεία. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση των H και Na είναι 1s1 και [Ne]3s1 αντίστοιχα. Έτσι, και τα δύο έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό s και μπορούν να δεχτούν ένα ακόμη ηλεκτρόνιο επειδή στο τροχιακό s ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων θα είναι δύο.

Άρα, ο απαιτούμενος αριθμός ηλεκτρονίων για την ολοκλήρωση της οκτάδας είναι 4 και τα διαθέσιμα ηλεκτρόνια σθένους είναι δύο. Έτσι, για να συσσωρευτούν τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια με τον δεσμό 2/2 = 1 και πρέπει να υπάρχει ένας ελάχιστος δεσμός μεταξύ Na και H για να σχηματιστεί ένας δεσμός και να ολοκληρωθεί η οκτάδα.

5. Σχήμα δομής NaH lewis

Το μοριακό σχήμα του μορίου είναι μια διάταξη του κεντρικού ατόμου με άλλα άτομα σε μια γεωμετρία. Ας προβλέψουμε το μοριακό σχήμα του NaH.

Το μοριακό σχήμα του NaH είναι γραμμικό γύρω από τα κεντρικά άτομα Na και τα τερματικά Η, κάτι που μπορεί να προβλεφθεί από τον παρακάτω πίνακα.

Μοριακός
Τύπος
Αρ
ζεύγη ομολόγων
Αρ
μοναχικά ζευγάρια
Shape  Γεωμετρία    
AX10Γραμμικός  Γραμμικός
AX2        20Γραμμικός  Γραμμικός  
ΤΣΕΚΟΥΡΙ       11Γραμμικός  Γραμμικός  
AX330Τριγωνικός
επίπεδη
Τριγωνικός
Planar
AX2E     21ΚλίσηΤριγωνικός
Planar
ΤΣΕΚΟΥΡΙ2     12Γραμμικός  Τριγωνικός
Planar
AX440ΤετράεδροςΤετράεδρος
AX3E     31Τριγωνικός
πυραμιδικός        
Τετράεδρος
AX2E2                2ΚλίσηΤετράεδρος
ΤΣΕΚΟΥΡΙ3                     13Γραμμικός  Τετράεδρος
AX550τριγωνικός
διπυραμιδική
τριγωνικός
διπυραμιδική
AX4E     41τραμπάλατριγωνικός
διπυραμιδική
AX3E2    32σε σχήμα t         τριγωνικός
διπυραμιδική
AX2E3    23γραμμικός   τριγωνικός
biπυραμιδικός
AX660οκτάεδροςοκτάεδρος
AX5E     51             πλατεία
πυραμιδικός   
οκτάεδρος
AX4E2                    42πλατεία
πυραμιδικός 
οκτάεδρος
Πίνακας VSEPR
Στιγμιότυπο οθόνης 2022 09 22 202025
Μοριακό σχήμα NaH

Το μοριακό σχήμα ενός ιοντικού μορίου καθορίζεται από την κρυσταλλική δομή και το ομοιοπολικό μόριο προβλέπεται από τη θεωρία VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion) και σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ο τύπος AX του μορίου που έχει γεωμετρία είναι γραμμικός.

6. Γωνία δομής NaH lewis

Η γωνία δεσμού είναι η γωνία που δημιουργούν τα άτομα σε ένα συγκεκριμένο σχήμα για τον σωστό προσανατολισμό σε αυτή τη διάταξη. Ας υπολογίσουμε τη γωνία δεσμού για το μόριο NaH.

Το NaH έχει γραμμική γεωμετρία, επομένως έχει γωνία δεσμού 1800 γιατί για μια γραμμική γεωμετρία η γωνία δεσμού είναι πάντα 1800 από τον μαθηματικό υπολογισμό. Δεν υπάρχει στερική απώθηση, επομένως δεν υπάρχει πιθανότητα απόκλισης της τέλειας γωνίας δεσμού για το γραμμικό μόριο μεταξύ Na και H.

Στιγμιότυπο οθόνης 2022 09 22 202037
NaH Bond Angle
  • Τώρα συγχωνεύουμε τη θεωρητική γωνία δεσμού με την υπολογιζόμενη τιμή γωνίας δεσμού με την τιμή υβριδισμού.
  • Ο τύπος γωνίας δεσμού σύμφωνα με τον κανόνα του Bent είναι COSθ = s/(s-1).
  • Το Na είναι μη υβριδοποιημένο αλλά λόγω γραμμικής γεωμετρίας υιοθετεί sp υβριδισμό.
  • Το κεντρικό άτομο Na είναι sp υβριδισμένο, οπότε ο χαρακτήρας s εδώ είναι 1/2th
  • Άρα, η γωνία δεσμού είναι, COSθ = {(1/2)} / {(1/2)-1} =-( 1)
  • Θ = ΚΟΣ-1(-1/2) = 1800

7. Επίσημο φορτίο δομής NaH lewis

Με τη βοήθεια του τυπικού φορτίου μπορεί να προβλέψει το μερικό φορτίο που υπάρχει σε κάθε άτομο σε ένα μόριο με ίση ηλεκτραρνητικότητα. Ας προβλέψουμε το επίσημο φορτίο του ατόμου NaH.

Το επίσημο φορτίο του NaH είναι μηδέν, επειδή προφανώς, εμφανίζεται ως ουδέτερο, αλλά υπάρχει ένα φορτίο στο άτομο Na και H. Αυτά τα φορτία είναι ίσα σε μέγεθος αλλά αντίθετα ως προς την κατεύθυνση, επομένως μπορούν να ακυρωθούν και να κάνουν το μόριο ουδέτερο. Άρα, προβλέψτε ότι υπάρχει μερικό φορτίο σε κάθε άτομο.

  • Το μόριο είναι ουδέτερο για τον υπολογισμό του τυπικού φορτίου με τον τύπο, Τυπικό φορτίο = Nv - Νlp -1/2 Βbp
  • Το τυπικό φορτίο που υπάρχει πάνω από το άτομο Na είναι 1-0-(0/2) = +1
  • Το επίσημο φορτίο που υπάρχει στο άτομο Η είναι 0-1-(0/2) = -1
  • Έτσι, κάθε κατιόν και ανιόν φέρουν ένα φορτίο και η τιμή είναι η ίδια, αλλά είναι αντίθετα στη φύση τους και ακυρώνουν για να μηδενίσουν το τυπικό φορτίο για το μόριο NaH.

8. NaH παραγωγή μικτών γενών

Για τα ομοιοπολικά μόρια, το κεντρικό άτομο υφίσταται υβριδισμό για να σχηματίσει ένα υβριδικό τροχιακό ισοδύναμης ενέργειας. Ενημερώστε μας για τον υβριδισμό του NaH.

Το κεντρικό Na υβριδίζεται sp στο μόριο NaH κάτι που μπορεί να επιβεβαιωθεί από τον ακόλουθο πίνακα.

Structure   Παραγωγή μικτών γενών
αξία  
Πολιτεία της
παραγωγή μικτών γενών
του κεντρικού ατόμου
Γωνία δεσμού
1.Γραμμικό         2         sp /sd / pd1800
2.Σχεδιαστής
τριγωνικός      
3sp2                   1200
3.Τετραεδρικό 4sd3/ sp3109.50
4.Τριγωνικό
διπυραμιδική
5sp3d/dsp3900 (αξονικός),
1200(ισημερινού)
5.Οκτάεδρος   6        sp3d2/ δ2sp3900
6.Πεντάγωνο
διπυραμιδική
7sp3d3/d3sp3900, 720
Πίνακας Υβριδοποίησης
  • Μπορούμε να υπολογίσουμε τον υβριδισμό με τον συμβατικό τύπο, H = 0.5 (V+M-C+A),
  • Άρα, ο υβριδισμός του κεντρικού Na είναι, ½(3+1+0+0) = 2 (sp)
  • Ένα s τροχιακό και ένα τροχιακό Na εμπλέκονται στον υβριδισμό.
  • Τα μόνα ζεύγη πάνω από τα άτομα δεν εμπλέκονται στον υβριδισμό.

9. Διαλυτότητα NaH

Το μεγαλύτερο μέρος του ιοντικού μορίου είναι διαλυτό στο νερό καθώς μπορούν να διαχωριστούν και να γίνουν διαλυτά στο νερό. Ας δούμε αν το NaH είναι διαλυτό στο νερό ή όχι.

Το NaH είναι διαλυτό στο νερό επειδή μπορεί να ιονιστεί για να σχηματίσει δύο ιόντα και αυτά τα ιόντα είναι διαλυτά στο νερό. Στην πραγματικότητα, όταν το NaH διαχωρίζεται στα ιόντα, σχηματίζει Na+ και αυτό το ιόν μπορεί να προσελκύσει το μόριο του νερού που περιβάλλει μέσω του ιοντικού του δυναμικού και το ιόν υδριδίου μπορεί να σχηματίσει δεσμό Η με το μόριο του νερού.

Εκτός από ένα μόριο νερού, το NaH είναι διαλυτό στους ακόλουθους διαλύτες

  • CCl4
  • CS2
  • Βενζόλιο
  • Μεθανόλη
  • CHCl3
  • Αμμωνία

10. Το NaH είναι στερεό ή αέριο;

Οι ιοντικές ενώσεις είναι ως επί το πλείστον στερεά στη φύση τους επειδή έχουν σωστή κρυσταλλική δομή και ισχυρούς δεσμούς. Ας ελέγξουμε αν το NaH είναι στερεό ή όχι.

Το NaH είναι ένα στερεό μόριο που έχει κυβικό κρύσταλλο στο κέντρο της όψης και η ενέργεια του κρυστάλλου είναι πολύ ισχυρή για να παραμείνει σε στερεή μορφή. Λόγω της παρουσίας του κρυστάλλου, η εντροπία είναι πολύ χαμηλή για το μόριο, και για το λόγο αυτό, όλα τα άτομα συσκευάζονται στενά στον κρύσταλλο. Εμφανίζεται ως ένα γκρίζο κρυσταλλικό στερεό.

Η σταθερά του πλέγματος για το μόριο NaH είναι υψηλότερη που σημαίνει ότι υπάρχει σε στερεή κρυσταλλική μορφή σε θερμοκρασία δωματίου.

11. Το NaH είναι πολικό ή μη;

Οι ιοντικές ενώσεις είναι πολικής φύσης λόγω του πολικού χαρακτήρα του σχηματισμού δεσμών μεταξύ τους. Ας ελέγξουμε αν το μόριο NaH είναι πολικό ή όχι.

Το NaH είναι α πολικός μόριο επειδή υπάρχει επαρκής διαφορά ηλεκτραρνητικότητας σε δύο άτομα και επίσης επειδή είναι γραμμική δομή, δεν υπάρχει τρόπος να ακυρωθεί η διπολική ροπή από το Na στο Η. έτσι, έχει κάποια προκύπτουσα τιμή διπόλου-ροπής και κάνει το μόριο πολικό.

Επίσης, ο δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ Na και I είναι από τη δωρεά ηλεκτρονίων και λόγω ηλεκτρονικής αλληλεπίδρασης, ο δεσμός έχει πιο πολικό χαρακτήρα.

12. Το NaH είναι όξινο ή βασικό;

Εάν ένα μόριο μπορεί να απελευθερώσει ένα πρωτόνιο ή ιόντα υδροξειδίου σε ένα υδατικό διάλυμα τότε ονομάζεται οξύ ή βάση αντίστοιχα. Ας ελέγξουμε αν το NaH είναι βασικό ή όχι.

Το NaH είναι μια ισχυρή βάση αν και δεν έχει H+ ή OH- έχει ένα ιόν υδριδίου που μπορεί να αντλήσει το πρωτόνιο από άλλα επόμενα και να σχηματίσει συζευγμένο οξύ. Το ιόν υδριδίου έχει υψηλότερη συγγένεια να έλκει το πρωτόνιο για να σχηματίσει ένα μόριο υδρογόνου και συμπεριφέρεται ως μια ισχυρή βάση από βράχο.

Ακόμη και στο αντίστροφο NaH όπου το μόριο διαχωρίζει το Na- και Η+ και λόγω του σχηματισμού πρωτονίου συμπεριφέρεται ως ισχυρό οξύ.

13. Είναι το NaH ηλεκτρολύτης;

Τα ιοντικά μόρια έχουν υψηλότερη ηλεκτρολυτική φύση επειδή σχηματίζονται από την ισχυρή αλληλεπίδραση ιόντων. Ας δούμε αν το NaH είναι ηλεκτρολύτης ή όχι.

Το NaH είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης γιατί όταν διασπάται σε υδατικό διάλυμα σχημάτισε Na+ και Η-, τα οποία είναι ισχυρά ιόντα και η κινητικότητα αυτών των ιόντων είναι πολύ υψηλή. Το ιοντικό δυναμικό επίσης αυτά τα ιόντα είναι πολύ υψηλότερα και μεταφέρουν ηλεκτρισμό μέσω του υδατικού διαλύματος πολύ γρήγορα.

14. Το NaH είναι ιοντικό ή ομοιοπολικό;

Το ιοντικό μόριο έχει ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ των συστατικών ατόμων και έχει υψηλότερη πολωτική ισχύ. Ας δούμε αν το NaH είναι ιοντικό ή όχι.

Το NaH είναι ένα ιοντικό μόριο επειδή το μόριο σχηματίζεται από τον μηχανισμό δωρεάς και αποδοχής ηλεκτρονίων και όχι από κοινή χρήση. Επίσης, το Na+ έχει υψηλότερο ιοντικό δυναμικό λόγω της πυκνότητας φορτίου, ώστε να μπορεί να πολώσει το ανιόν εύκολα και το ιόν υδριδίου έχει μεγαλύτερη ικανότητα πόλωσης σύμφωνα με τον κανόνα του Fajan ότι είναι ένα ιοντικό μόριο.

Συμπέρασμα

Το NaH είναι μια ισχυρή ανόργανη βάση Bronsted και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλές οργανικές αντιδράσεις για να αποσπάσει το όξινο πρωτόνιο από το επιθυμητό μόριο. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αποθήκευση υδρογόνου σε κυψέλη καυσίμου.

Διαβάστε επίσης: