Formaldehyd (COH2), znany również jako metanal, ma centralny atom węgla (C) z 4 elektronami walencyjnymi, podwójnie związany z atomem tlenu (O) i pojedynczym wiązaniem z dwoma atomami wodoru (H). Tlen dostarcza 6 elektronów walencyjnych, a każdy wodór 1, co daje w sumie 12 elektronów. Struktura Lewisa zawiera wiązanie podwójne C=O i dwa wiązania pojedyncze CH, bez samotnych par na węglu i dwie wolne pary na tlenie. COH2 wykazuje trójkątną płaską geometrię wokół atomu węgla z kątami wiązań wynoszącymi około 120°, co wskazuje na hybrydyzację sp². Cząsteczka jest polarna ze względu na różnicę elektroujemności między C (2.55), O (3.44) i H (2.20), co wpływa na jej reaktywność i zastosowanie jako przemysłowej substancji chemicznej.
COH2 jest związkiem organicznym znanym powszechnie jako formaldehyd, a jego nomenklatura IUPAC oznacza metanal. Ten ostry, pachnący gaz jest wysoce toksyczny, który podczas wdychania powoduje podrażnienie płuc, oczu i skóry.
Jednak struktura Lewisa COH2 nadal jest szeroko stosowana w różnych reakcjach na konserwację tkanek, środki przeciwinfekcyjne, kleje itp.
Jak narysować COH2 struktura Lewisa ?
COH2 struktura Lewisa to elektroniczna reprezentacja szkieletu cząsteczki, która mówi o liczbie wiązań, typach wiązań, samotnych parach, jej strukturze rezonansowej itp. Zapewnia to strukturę szkieletową przyjętą przez odpowiedni wzór cząsteczkowy.
Metody do narysuj COH2 struktura Lewisa :
- Policz całkowitą liczbę elektronów walencyjnych dostępnych ze wszystkich atomów składowych.
- C ma konfigurację elektroniczną: [He]2s22p2 , O konfiguracja elektroniczna : [He]2s22p4 i konfiguracja elektroniczna H : 1s1 . Tak więc do skonstruowania struktury kropek Lewisa dostępnych jest łącznie 12 elektronów walencyjnych.
- Jako atom centralny wybierany jest centralny atom o najmniejszej elektroujemności. Elektroujemność C = 2.55, H = 2.2 i O = 3.44 . Jednak w tym przypadku i większości związków organicznych z węglem, C jest wybrany jako atom centralny, ponieważ może tworzyć cztery wiązania ze względu na swoją właściwość katenacji, podczas gdy H może tworzyć tylko jedną parę wiązań, a tlen może tworzyć tylko 2 pary wiązań .
- Każdy atom składowy pomieści 8 elektronów, aby wypełnić swój oktet, pod warunkiem, że nie są to atomy rozszerzonej powłoki walencyjnej lub atomy z niedoborem elektronów o kowalencyjności mniejszej niż 4.
- Pojedyncze wiązanie jest wyciągane z każdego atomu z elektronami walencyjnymi do pobliskich atomów.
- Ponieważ wokół centralnego atomu są tylko 3 atomy, oktet C i O może być uzupełniony tylko wtedy, gdy między C i O zostanie utworzone wiązanie podwójne. W ten sposób pozostają 4 elektrony, które nie biorą udziału w tworzeniu wiązań, a więc istnieją jako samotne pary elektronów na atomach O.
Uwaga: pierwiastki z niedoborem elektronów, tj. z kowalencją mniejszą niż 3 lub elementy o kowalencyjności większej niż 4, naruszą zasadę oktetu, ponieważ mają mniej podpowłoki lub rozszerzonej podpowłoki, aby pomieścić elektrony. Np. H2, SF6
Krok po kroku budowa COH2 struktura Lewisa :
COH2 opłata formalna struktury Lewisa:
Ładunek formalny mówi o ładunku elektronowym nabytym przez każdy atom składowy w strukturze kropek Lewisa.
Znajomość ładunku formalnego każdego atomu daje jasną i kompletną reprezentację cząsteczki.
Ogólnie ładunek formalny można obliczyć matematycznie ze wzoru:
Ładunek formalny = (Liczba elektronów walencyjnych w wolnym atomie pierwiastka) – (Liczba niedzielonych elektronów na atomie) – (Liczba wiązań z atomem)
Dodatkowo ładunek na cząsteczce = suma wszystkich ładunków formalnych.
Formalna opłata Ha ,Hb = 1 – 0 – 1 = 0
Formalny ładunek C = 4 – 0 – 4 = 0
Formalny ładunek O = 6 – 4 – 2 = 0
COH2 rezonans struktury Lewisa:
COH2 Struktura Lewisa ma 3 różne struktury rezonansowe pokazane poniżej.
Elektrony pi mogą ulegać delokalizacji, ponieważ są słabiej utrzymywane przez atomy w porównaniu z elektronami związanymi sigma. Im większa liczba struktur rezonansowych, tym większa energia rezonansowa i większa jego stabilność.
Pierwsze 3 struktury rezonansowe pokazują, w jaki sposób elektrony pi delokalizują się nad atomami C i O, czyniąc wiązanie podwójne również częściowo podwójnym wiązaniem o charakterze wiązania pojedynczego.
COH2 Reguła oktetu struktury Lewisa :
COH2 Struktury Lewisa C i O stosują się do zasady oktetu.
Każdy atom składowy ma kompletny oktet, z H zawierającym tylko 2 elektrony walencyjne w ich najbardziej zewnętrznej powłoce, co jest wyjątkiem, ponieważ nie ma miejsca/powłok, aby pomieścić elektrony. Również jego kowalencyjność wynosi 2.
COH2 elektrony walencyjne :
Konfiguracja elektroniczna C: [He]2s22p2
Konfiguracja elektroniczna O: [He]2s22p4
Konfiguracja elektroniczna H: 1s1
Węgiel ma 4 elektrony walencyjne, tlen ma 6 elektronów walencyjnych, a wodór ma 1 elektron walencyjny. Istnieją 2 atomy H, więc w sumie 2 elektrony walencyjne mają udział w H.
Mamy więc w sumie 4+6+2 = 12 elektronów walencyjnych. Te 12 elektronów walencyjnych tworzy kompletny oktet struktury Lewisa COH2.
COH2 Struktura Lewisa ma w sumie 12 elektronów walencyjnych.
COH2 Samotne pary struktury Lewisa:
Na atomie O znajdują się 2 samotne pary elektronów. C ma tylko pary wiązań, a H ma również tylko parę wiązań elektronów.
COH2 Struktura Lewisa ma 2 samotne pary elektronów rezydujących na atomach O.
COH2 Hybrydyzacja struktury Lewisa:
Konfiguracja elektroniczna stanu podstawowego C: [He]2s22px12p1y2pz
Konfiguracja elektroniczna stanu podstawowego O: [He]2s22p2x2p1y2p1z
Konfiguracja elektroniczna stanu podstawowego H: 1s1
Stan wzbudzony elektroniczna konfiguracja C: [He]2s12px12p1y2p1z
C przechodzi sp2 hybrydyzacja, w której jej orbitale hybrydowe s i 2p zawierają po jednym elektronu każda para z orbitalami hybrydowymi 2H i 1O, pozostały jeden elektron 2pz orbital hybrydowy powoduje tworzenie wiązania pi z jednym z pojedynczo zajętych orbitali hybrydowych p O. H ulega tworzeniu wiązania sigma.
Z konfiguracji elektronowej O jasno wynika, że jeden z pojedynczo zajętych orbitali 2p tworzy wiązanie sigma przez zachodzenie na orbital sigma c wzdłuż ich osi międzyjądrowej.
Drugi pojedynczo zajęty orbital 2p O ulega bocznemu nakładaniu się, tworząc wiązanie pi, jak pokazano na schemacie struktury Lewisa. Dwa niezhybrydyzowane s i jeden z prbitali 2p zawierających sparowane elektrony istnieją jako samotne pary elektronów na O.
Ogólnie rzecz biorąc, O ma p2 hybrydyzacja, C ma sp2 hybrydyzacja.
COH2 kształt struktury Lewisa:
Z powyższego omówienia jego hybrydyzacji przyjmuje on trygonalną strukturę planarną, w której wszystkie atomy znajdują się na płaszczyźnie, a jej kształt jest prawie podobny do trójkąta równobocznego.
Centralny atom jest otoczony przez 3 atomy na obwodzie, tak jak w trójkącie równobocznym. Atomy inne niż centralny są również nazywane atomami obwodowymi.
COH2 kąt struktury Lewisa :
COH2 przyjmuje trójkątny kształt planarny z 1200 kąt wiązania, który jest dobrze uzasadniony, ponieważ jest to sp2 zhybrydyzowana cząsteczka.
Czy COH2 struktura Lewisa polarny czy niepolarny ?
COH2 struktura Lewisa jest cząsteczką polarną. Można to wytłumaczyć na podstawie ich różnicy elektroujemności, która w tym przypadku atomu O ma najwyższą elektroujemność. O, przy X = 3.44, najwyższy przyciąga gęstość elektronową C do siebie, co z kolei przyciąga gęstość elektronową H do C, czyniąc H częściowo dodatnim.
To sprawia, że C jest lekko naładowany dodatnio, a O zyskuje częściowy ładunek ujemny, co powoduje rozdzielenie ładunku między dwoma końcami cząsteczki. Powoduje to tworzenie dipola, który jest odpowiedzialny za polarny charakter cząsteczki formaldehydu.
X= oznacza wielkość elektroujemności
Czy COH2 struktura Lewisa jonowa ?
COH2 struktura Lewisa ma charakter jonowy.
Ponieważ O ma większą elektroujemność O = 3.44 , przyciąga gęstość elektronową C, która ma elektroujemność C = 2.55 w kierunku siebie, co z kolei przyciąga gęstość elektronową H [H = 2.22] w kierunku C, czyniąc H częściowo dodatnim.
To sprawia, że C jest lekko naładowany dodatnio, a O zyskuje częściowy ładunek ujemny, co powoduje rozdzielenie ładunku między dwoma końcami cząsteczki, czyniąc cząsteczkę jonową.
COH2 Rozpuszczalność struktury Lewisa:
Ze względu na swój polarny charakter jest całkowicie rozpuszczalny w wodzie i słabo rozpuszczalny w polarnych rozpuszczalnikach, takich jak aceton, eter, etanol.
- Woda – całkowicie rozpuszczalna
- Aceton – rozpuszczalny
- Eter – częściowo rozpuszczalny
- Chloroform – niemieszalny
Czy COH2 struktura Lewisa symetryczna czy asymetryczna ?
COH2 struktura Lewisa jest symetryczną cząsteczką. Kiedy płaszczyzna zwierciadła przechodzi przez wiązanie C=O, wytwarza identyczne odbicie lustrzane, w którym obserwowane H nie można odróżnić od siebie.
Jego grupa punktowa to C2v podobny do H2Cząsteczka O.
Czy COH2 struktura Lewisa kwasowa czy zasadowa ?
COH2 struktura Lewisa jest bardzo słabym kwasem. Działa bardziej kwaśno, gdy występuje w postaci stałych polimerów. W stanie gazowym ma dość podstawowy charakter.
Wnioski:
COH2 struktura Lewisa jest symetryczną cząsteczką trygonalną, która jest szeroko stosowana jako formalina w układach biologicznych i medycynie.
Przeczytaj także:
- Struktura Liha Lewisa
- Struktura Hclo Lewisa
- Struktura Lewisa Mgi2
- Struktura Lewisa Ccl3f
- Struktura Lewisa Brf3
- Struktura Lewisa Gecl4
- Struktura Lewisa N2
- Struktura Lewisa Mg3n2
- Struktura Lewisa kwasu propionowego
- Struktura Lewisa Becl2
Cześć…. Jestem Nandita Biswas. Ukończyłam studia magisterskie na kierunku Chemia ze specjalizacją w chemii organicznej i fizycznej. Zrealizowałem także dwa projekty z chemii. Jeden dotyczył szacowania kolorymetrycznego i oznaczania jonów w roztworach. Inni z Solvatochromism badają fluorofory i ich zastosowania w chemii, a także ich właściwości układania w stosy podczas emisji. Pracuję jako stażysta naukowy na Wydziale Lekarskim.
Połączmy się przez LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/nandita-biswas-244b4b179
Witam Cię, Drogi Czytelniku,
Jesteśmy małym zespołem w Techiescience, ciężko pracującym wśród dużych graczy. Jeśli podoba Ci się to, co widzisz, udostępnij nasze treści w mediach społecznościowych. Twoje wsparcie robi wielką różnicę. Dziękuję!