W tym artykule omówimy struktury kropek kwasu mrówkowego Lewisa.
Najprostszym kwasem karboksylowym jest kwas mrówkowy, często znany jako kwas metanowy. Jego wzór chemiczny to H-COOH, gdzie R może oznaczać H lub grupę alkilową. Był to pierwszy członek rodziny kwasów karboksylowych i niezbędny etap syntezy chemicznej występujący w przyrodzie, zwłaszcza u mrówek.
- Kwas mrówkowy Struktura Lewisa
- Geometria molekularna kwasu mrówkowego
- Hybrydyzacja z kwasem mrówkowym
Kwas mrówkowy ma masę molową 46.03 g/mol i temperaturę wrzenia 100.8 stopnia, która jest w przybliżeniu identyczna z cząsteczką wody. Kwas mrówkowy to biała ciecz o silnym, wszechobecnym zapachu. W wodzie i rozpuszczalnikach polarnych jest bardzo dobrze rozpuszczalny. W fazie gazowej oraz w węglowodorach występuje jako dimer związany wiązaniami wodorowymi.
Wiązanie chemiczne w mrówku Kwas zostanie omówiony tutaj, szkicując jego strukturę Lewisa, rozumiejąc jego geometrię molekularną i hybrydyzację.
1. Struktura kwasu mrówkowego Lewisa:
Struktury Lewisa, znane również jako struktury kropek elektronów, to dwuwymiarowe diagramy przedstawiające wiązania par elektronów między atomami w cząsteczce, a także samotne pary elektronów na atomie, jeśli takie istnieją. Elektrony walencyjne, które znajdują się w zewnętrznej powłoce atomu, są odpowiedzialne za wiązanie i brak wiązania.
Oprócz wodoru i helu atom preferuje tworzenie wiązań z innymi atomami, w których powłoka walencyjna każdego atomu zawiera osiem elektronów.
Etapy szkicowania Struktura Lewisa są następujące:
Krok 1: Zapisz konfigurację elektryczną atomu i policz całkowitą liczbę elektronów walencyjnych w cząsteczce.
Atomy węgla, wodoru i tlenu mają konfiguracje elektronowe [He] 2s2 2p2, lata 1.1, i [On] 2s2 2p4, odpowiednio. W rezultacie C, H i O mają elektrony walencyjne odpowiednio 4, 1 i 6. Kwas mrówkowy składa się z dwóch atomów wodoru i dwóch atomów tlenu. W rezultacie kwas mrówkowy ma całkowitą liczbę elektronów walencyjnych 4 + (1×2) + (6×2) =18 elektronów.
Krok 2: Jako atom centralny wybierz najmniej elektroujemny atom o największej wartościowości grupowej.
Największa liczba wiązań, jakie atom może ustanowić z innymi atomami, nazywana jest wartościowością grupy. C, H i O mają falbanki grupowe odpowiednio 4, 1 i 2. W rezultacie atom węgla będzie pełnił rolę atomu centralnego. Grupy H, O i OH otoczą atom węgla w strukturze szkieletowej kwasu mrówkowego.
Krok 3: Wyrównaj elektrony walencyjne w szkielecie cząsteczki.
Lewis struktura kwasu mrówkowego ma 18 elektronów walencyjnych, które muszą być zorganizowane. Przede wszystkim, ponieważ jest to atom rdzenia, zacznij od atomu węgla. Zgodnie z zasadą oktetu atom węgla będzie otoczony ośmioma elektronami.
Zakończy duplikat wodoru, który jest natychmiast połączony z atomem węgla. Atom węgla i atom tlenu dzielą teraz cztery elektrony lub dwie pary wiązań elektronowych. Będzie miał dwie samotne pary elektronów, aby uzupełnić swój oktet (cztery elektrony).
Następujące 6 elektronów zostanie podzielonych pomiędzy atomy węgla w grupie OH. Struktura Lewisa jest:
Pojedyncze wiązanie zostanie utworzone przez dwa wiążące elektrony, podczas gdy podwójne wiązanie zostanie utworzone przez cztery wiążące elektrony. W rezultacie Struktura Lewisa kwasu mrówkowego jest następujący:
Podstawowym obrazem cząsteczki jest Struktura Lewisa. Nie dostarcza informacji o kształcie cząsteczki ani o hybrydyzacji atomu w cząsteczce. Aby to osiągnąć, potrzebna jest koncepcja odpychania par elektronów w powłoce walencyjnej (VSEPR) i teoria wiązań walencyjnych (VBT).
Jak struktura Lewisa kwasu azotawego jest porównywana ze strukturą Lewisa kwasu mrówkowego?
Porównując rysunek struktury Lewisa kwasu azotawego do struktury Lewisa kwasu mrówkowego istnieją znaczące różnice. W strukturze kwasu azotawego znajduje się centralny atom azotu związany z dwoma atomami tlenu i atomem wodoru. Z drugiej strony struktura kwasu mrówkowego przedstawia atom węgla związany z dwoma atomami tlenu i atomem wodoru. Różnice te powodują kontrastujące właściwości chemiczne i zachowania obu kwasów.
2. Geometria molekularna kwasu mrówkowego:
Teoria VSEPR może przewidzieć geometrię lub formę molekularną. Zajmuje się odpychaniem elektronów w powłoce elektronowej z wiązaniem i niewiążącym (samotna para). Atom węgla jest podstawowym atomem w Struktura Lewisa kwasu mrówkowego, z trzema parami wiązań i bez pojedynczej pary elektronów. Podczas korzystania z teorii VSEPR do przewidywania struktury cząsteczki wiązanie podwójne jest traktowane jako jedna para wiązań.
W rezultacie poniższa tabela może łatwo przewidzieć struktura kwasu mrówkowego.
| Ogólna formuła | Liczba par obligacji | Kształt/geometria molekularna |
| AX | 1 | Liniowy |
| AX2 | 2 | Liniowy |
| AX3 | 3 | Planarny trygonalny |
| AX4 | 4 | Czworościenny |
| AX5 | 5 | Trygonalny bipiramidalny |
| AX6 | 6 | Oktaedryczny |
Kwas mrówkowy ma trygonalną płaską architekturę wokół atomu węgla i tetraedryczną geometrię wokół atomu tlenu, głównie dzięki dwóm samotnym parom i dwóm parom wiązań, które zawiera.
3. Hybrydyzacja z kwasem mrówkowym:
Hybrydyzacja to proces łączenia orbitali atomowych w celu wygenerowania orbitali hybrydowych o równoważnej energii. Orbitale hybrydowe są takie same jak orbitale atomowe pod względem liczby. Aby ustanowić wiązanie kowalencyjne, powstały orbital hybrydowy nakłada się z orbitalami hybrydowymi innych atomów lub z orbitalami atomowymi.
W kwasie mrówkowym hybrydyzację atomu węgla można obliczyć w następujący sposób:
Konfiguracja elektryczna atomu węgla w stanie podstawowym to [He] 2s22p2. Konfiguracja stanu wzbudzonego [He] 2s12p3 wynika z tego, że jeden z elektronów z orbitalu 2s wzbudza orbital 2p atomu węgla. Ponieważ atom węgla tworzy trzy wiązania sigma z innymi atomami, jeden z dwóch orbitali 2s i dwóch 2p na jednym z atomów węgla zmiesza się, tworząc trzy orbitale hybrydowe sp2, podczas gdy jeden z orbitali p pozostanie niezhybrydyzowany, w wyniku czego powstanie pi połączenie z atomem tlenu.
Atom węgla to sp2 zhybrydyzowany i jeden z atomów tlenu jest również sp2 zhybrydyzowany, podczas gdy inny atom tlenu sprzężony z atomem wodoru i węgla to sp3 zhybrydyzowany.
