Struktura i charakterystyka CuO Lewisa (13 kompletnych faktów)

CuO lub tlenek miedzi jest tlenkiem pierwiastka granicznego o masie cząsteczkowej 79.54 g/mol. Dowiemy się szczegółowo o CuO.

W CuO, Cu wykazuje stopień utlenienia +2 iz tego powodu tutaj Cu ma ad⁹ system. Jest to atom metalu przejściowego, a CuO to tlenek metalu przejściowego, który ma charakter zasadowy, gdy reaguje z wodą z zasady. Ze względu na d⁹ pokazuje wydłużenie czworokątne.

Ze względu na zniekształcenie Jahna Tellera, geometria wokół centrum Cu(II) zmienia się z oktaedrycznej na tetraedryczną. Można również zredukować metal Cu w obecności wodoru. Teraz omówimy hybrydyzację, strukturę Lewisa, kąt wiązania i kształt wraz z odpowiednim wyjaśnieniem w dalszej części artykułu.

1. Jak narysować strukturę Lewisa CuO?

Za pomocą reguły oktetu, wartościowości, orientacji molekularnej i atomu centralnego możemy narysować strukturę Lewisa w wielu krokach. Narysujmy strukturę Lewisa CuO.

Zliczanie całkowitych elektronów walencyjnych

Musimy policzyć całkowitą liczbę elektronów walencyjnych dla CuO, licząc poszczególne elektrony walencyjne dla Cu i O. Całkowita liczba elektronów walencyjnych dla tlenku miedzi wynosi 15, gdzie zaangażowanych jest 9 trójwymiarowych elektronów miedzi, ponieważ Cu jest tutaj +3 stan utlenienia .

Wybór centralnego atomu

Do budowy struktury Lewisa potrzebny jest atom centralny, ponieważ wszystkie atomy są połączone odpowiednią liczbą wiązań z tym konkretnym atomem. Na podstawie wielkości i elektropozytywności musimy wybrać centralny atom. biorąc pod uwagę wszelkie rozważania, Cu jest tutaj wybrany jako centralny atom.

Zaspokojenie oktetu

Każdy atom, niezależnie od tego, czy należy do bloku d, czy p, musi być wypełniony swoim orbitalem walencyjnym, przyjmując odpowiednią liczbę elektronów do kolejnego tworzenia wiązania. Aby ukończyć oktet Cu potrzebuje 10, a O potrzebuje 8 elektronów, ponieważ należą one odpowiednio do bloku d i p.

Zaspokojenie wartościowości

Podczas tworzenia oktetu każdy atom powinien mieć świadomość, że może utworzyć taką liczbę stabilnych wiązań, która jest jego stabilną wartościowością. Jak na oktet, potrzebne jest 10+8 = 18 do utworzenia CuO, ale elektrony walencyjne to 15, więc pozostałe elektrony powinny być wypełnione przez stabilną wartościowość każdego atomu.

Przypisz samotne pary

Po utworzeniu oktetu i wiązania, jeśli elektrony pozostają w powłoce walencyjnej każdego odpowiedniego atomu, to elektrony te istnieją jako samotne pary nad tym konkretnym atomem w cząsteczce. W CuO tylko O ​​zawiera 2 pary samotnych par, ponieważ ma 4 nadmiarowe elektrony po utworzeniu wiązania w powłoce walencyjnej.

2. Elektrony walencyjne CuO

Elektrony są obecne w powłoce walencyjnej każdego atomu i są odpowiedzialne za jego właściwości chemiczne i nazywane są elektronami walencyjnymi. Policzmy elektrony walencyjne CuO.

Całkowita liczba elektronów walencyjnych dla cząsteczki CuO wynosi 15. Jest 9 elektronów 3d z miejsca Cu i 6 elektronów z miejsca O, więc po prostu liczymy elektrony walencyjne poszczególnych atomów i po prostu dodajemy je do siebie, aby uzyskać całkowitą walencję elektrony dla cząsteczki CuO.  

• Elektrony walencyjne dla Cu to 9 (Cu²⁺ - 3d⁹)
• Elektrony walencyjne dla O to 6 ([He]2s²2p⁴)
• Tak więc całkowita liczba elektronów walencyjnych dla CuO wynosi 9+6 = 15 elektronów.

3. Pojedyncze pary struktury Lewisa CuO

Elektrony, które istnieją w postaci [sparowanej w powłoce walencyjnej po utworzeniu wiązania w nadmiarze, nazywane są parami samotnymi. Przewidujmy samotne pary nad CuO.

Obecne są tylko 2 pary samotnych par, co oznacza, że ​​4 elektrony są obecne w powłoce walencyjnej, która nie ma wkładu w wiązanie. Elektrony te tworzą miejsce O, ponieważ O ma sześć elektronów walencyjnych; wśród nich tylko dwa elektrony są zaangażowane w Cu²⁺ w tworzeniu obligacji.

• Możemy przewidzieć samotne pary nad każdym atomem, korzystając ze wzoru, samotne pary = elektrony obecne na orbicie walencyjnej – elektrony zaangażowane w tworzenie wiązań
• Tak więc wolne pary są obecne nad atomem Cu, 2-1 = 1
• Wolne pary obecne nad atomem O, 6-2 = 4
• Niesparowany elektron nie może być samotną parą, więc Cu ma zero samotnych par, a O ma 2 samotne pary lub 4 elektrony.

4. Reguła oktetu struktury Lewisa CuO

Aby zakończyć orbital walencyjny każdego atomu, każdy atom przyjmuje odpowiednią liczbę elektronów, nazywa się regułą oktetu. Zobaczmy oktet cząsteczki CuO.

CuO jest zgodna z regułą oktetu, ponieważ zarówno Cu, jak i O nie są jeszcze zakończone ich orbitą walencyjną. Próbują więc uzupełnić swoje elektrony walencyjne poprzez tworzenie wiązań. O potrzebuje jeszcze dwóch elektronów do uzupełnienia oktetu, ponieważ należy do elementu bloku p, więc potrzebuje 8 elektronów na swoim orbicie walencyjnej.

Cu jest pierwiastkiem metalu przejściowego, więc ukończył swój oktet, aby w pełni wypełnić orbital d elektronami, ale tutaj Cu istnieje jako Cu(II), więc ma już 9 elektronów w powłoce walencyjnej, do ukończenia potrzebuje tylko jednego elektronu orbital walencyjny i postępuj zgodnie z zasadą oktetu.

5. Kształt struktury Lewisa CuO

Kształt cząsteczki to odpowiednie ułożenie pierwiastków przez atomy podstawnikowe w celu uzyskania idealnej struktury geometrycznej. Przewidujmy kształt CuO.

CuO ma kształt liniowy, gdzie Cu jest połączony z O wiązaniem podwójnym. Nie ma więc możliwości odchylenia kształtu wiązania, co można potwierdzić z poniższej tabeli.

Geometria lub kształt cząsteczki jest przewidziany przez teorię VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), a teoria stwierdzała, że ​​jeśli cząsteczka ma typ AX i nie ma samotnych par nad centralnym atomem, to powinny one mieć liniowy kształt i nie następuje zmiana geometrii.

6. Kąt struktury Lewisa CuO

Kąt wiązania utworzony przez atomy centralny i podstawnik dla właściwej orientacji w określonej geometrii. Obliczmy kąt wiązania CuO.

Kąt wiązania między Cu i O w CuO wynosi 180⁰ ponieważ kąt wiązania geometrii liniowej zawsze wynosi 180⁰. Nie ma samotnych par – następuje odpychanie par wiązania, więc nie ma potrzeby zmiany kąta wiązania. Dwa atomy zawsze tworzą kąt wiązania 180⁰ ponieważ zawsze przybierały kształt liniowy lub linię prostą.

• Wartość kąta wiązania można obliczyć na podstawie wartości hybrydyzacji.
• Wzór na kąt wiązania zgodnie z regułą Benta to COSθ = s/(s-1).
• Tutaj centralny atom Cu jest zhybrydyzowany pd, więc znak p jest 1/2th
• Zatem kąt wiązania to COSθ = {(1/2)} / {(1/2)-1} =-(1)
• Θ = KOS^-1(-1) = 180⁰
• Tak więc z wartości hybrydyzacji kąt wiązania dla wartości obliczonej i teoretycznej jest taki sam.

7. Opłata formalna struktury Lewisa CuO

Ładunek formalny jest koncepcją hipotetyczną, w której elektroujemność wszystkich atomów jest równa i może przewidzieć ładunek atomu. obliczmy ładunek formalny CuO.

Sieć opłata formalna CuO wynosi zero, ponieważ jon Cu²⁺ jest neutralizowany przez ładunek jonu tlenkowego. Bo te opłaty są równe, ale przeciwne w znaku. W tlenku miedzi zarówno Cu, jak i O mogą rozpadać się na postać jonów dwu-jonowych i musimy obliczyć indywidualny ładunek.

• Formalne obciążenie NaH₂PO₄ można obliczyć ze wzoru FC = N_v - N_lp -1/2 N_bp
• Zarzut formalny posiada Cu²⁺ jest, 4-0-(4/2) = +2
• Zarzut formalny posiada O^2- są, 6-4-(8/2) = -2
• Więc Cu²⁺ i O^2- wykazując postać jonową i wielkość ładunku jest taka sama, ale ze względu na przeciwny charakter znoszą się nawzajem i uwzględniają neutralną postać CuO.

8. Hybrydyzacja CuO

 Ze względu na różną energię orbitali przechodzi centralny atom hybrydyzacja aby utworzyć hybrydowy orbital o równoważnej energii. Przewidujmy hybrydyzację CuO.

Centralny Cu jest zhybrydyzowany z pd, tworząc wiązanie kowalencyjne w cząsteczce CuO, które można omówić poniżej.

• Hybrydyzację możemy obliczyć ze wzoru umownego, H = 0.5(V+M-C+A),
• Zatem hybrydyzacja centralnego Cu wynosi ½(2+2+0+0) = 2 (pd)
• W hybrydyzacji zaangażowany jest jeden orbital p i jeden orbital d Cu.
• Wiązanie π między Cu i O nie bierze udziału w hybrydyzacji.

9. Rozpuszczalność CuO

Rozpuszczalność cząsteczki zależy od tendencji do dysocjacji na jony i staje się rozpuszczalna w tym rozpuszczalniku. Zobaczmy, czy CuO jest rozpuszczalny w wodzie nie jest.

CuO jest nierozpuszczalny w wodzie, ponieważ oddziaływanie jonowe między Cu i O jest bardzo silne, ponieważ występuje podwójne wiązanie. Tak więc entalpia wiązania CuO jest silniejsza niż energia hydratacji, więc cząsteczki wody mogą zerwać wiązanie między cząsteczkami CuO, a także Cu²⁺ jest nierozpuszczalny ze względu na swoją miękkość.

Lista niektórych rozpuszczalników, w których CuO jest rozpuszczalny

• Chlorek amonu
• Cyjanek potasu
• Węglan amonu (częściowo rozpuszczalny)

10. Czy CuO jest stały czy płynny?

Stan fizyczny cząsteczki zależy od charakteru wiązania oraz zastosowanej temperatury i ciśnienia. Zobaczmy, czy CuO jest ciałem stałym, czy nie.

CuO jest stałą czarną mocą, ponieważ w cząsteczce tlenku miedzi występuje więcej energii sieciowej. W postaci krystalicznej przyjął strukturę jednoskośną, w której obecne są dwie komórki elementarne, a sieć jest bardzo silna w temperaturze pokojowej ze względu na wiązania jonowe, więc CuO istnieje w postaci stałej w temperaturze pokojowej.

11. Czy CuO jest polarny czy niepolarny?

Polarność cząsteczki zależy od wartości wypadkowej wartości momentu dipolowego i różnicy elektroujemności. Zobaczmy, czy CuO jest polarny, czy nie.

CuO jest cząsteczką polarną, ponieważ występuje wypadkowy moment dipolowy, a ze względu na różnicę elektroujemności obserwuje się również przepływy momentu dipolowego od Cu do O. Ze względu na strukturę liniową nie ma możliwości anulowania momentu dipolowego pomiędzy Cu i O iz tego powodu CuO jest polarny.

Kształt wkładki nie jest asymetryczny, ale nie ma innego momentu dipolowego działającego w cząsteczce CuO, który mógłby znosić moment dipolowy.

12. Czy CuO jest kwaśny, zasadowy czy słony?

Kwasowość o zasadowym charakterze cząsteczki zależy od obecności kwasowego protonu lub anionu wodorotlenowego. Zobaczmy, czy CuO jest kwaśny, czy nie.

CuO nie jest ani kwaśny, ani zasadowy, jest raczej tlenkiem zasadowym, ponieważ reaguje z wodą tworząc mocną zasadę wodorotlenku miedzi. Wszystkie tlenki metali mają charakter zasadowy, więc CuO jest również zasadowy, ale sam nie uczestniczy w żadnej reakcji kwasowo-zasadowej, ponieważ nie zawiera protonów kwasowych.

Zgodnie z zasadą HARD SOFT ACID BASE Cu²⁺ jest kwasem z pogranicza, który nie jest ani mocny, ani słaby, ale tlenek jest z natury twardą zasadą.

13. Czy elektrolit CuO?

Elektrolit może być zjonizowany w roztworze, gdy zostanie zdysocjowany i przewodzi prąd przez roztwór. Zobaczmy, czy CuO jest elektrolitem, czy nie.

CuO jest z natury elektrolitem, ponieważ dysocjując w roztworze wodnym, tworzy Cu²⁺ i O^2- a dzięki tworzeniu się tych naładowanych cząstek może przenosić energię elektryczną przez roztwór. Gęstość ładunku jonów tlenkowych jest bardzo wysoka.

14. Czy CuO jest jonowy czy kowalencyjny?

Na podstawie teorii polaryzowalności według reguły Fajana możemy przewidzieć, czy cząsteczka ma charakter jonowy czy kowalencyjny. Sprawdźmy, czy CuO ma charakter jonowy czy kowalencyjny.

CuO ma charakter jonowy ze względu na występowanie interakcji jonowych między atomami Cu i O. Również ze względu na regułę polaryzowalności Cu²⁺ może być spolaryzowany w tlenku anionu i tworzyć wiązanie jonowe, a ze względu na różnicę elektroujemności między Cu i O, wiązanie jest bardziej polarne jak cząsteczka jonowa.

Wiązanie powstaje między Cu i O przez całkowite oddanie elektronów.

Wnioski

CuO jest podstawowym tlenkiem granicznego pierwiastka przejściowego. Cu jest w stanie utlenienia +2, dzięki czemu może ulegać utlenieniu i zachowywać się jak czynnik redukujący.

Przeczytaj także:

• Struktura Lewisa Geh4
• Struktura Lewisa Nch33
• Struktura Lewisa kwasu węglowego
• Struktura Koha Lewisa
• Struktura Lewisa Cu2
• Struktura Lewisa Pbr5
• Struktura Lewisa F2
• Struktura Lewisa O2
• Struktura Hof Lewisa
• Struktura Lewisa Fecl2

Biswarup Chandra Dey

Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.