5 kroków w strukturze Lewisa HCCH, hybrydyzacja (rozwiązane!)

by

Etyn (HCCH), powszechnie znany jako acetylen, ma strukturę liniową z potrójnym wiązaniem węgiel-węgiel. Każdy atom węgla (C) z 4 elektronami walencyjnymi jest związany z jednym atomem wodoru (H) i wiązaniem potrójnym z drugim atomem C. Struktura Lewisa przedstawia dwa atomy C połączone potrójnym wiązaniem i każdy atom C związany z atomem H. W tym układzie wykorzystuje się 10 elektronów walencyjnych: 2 na każde wiązanie CH i 6 na wiązanie C≡C. Cząsteczka jest liniowa z kątem wiązania 180°. Wysoka elektroujemność węgla (2.55) i wiązanie potrójne przyczyniają się do jego reaktywności, szczególnie w reakcjach spalania i polimeryzacji.

Struktura Lewisa HCCH jest węglowodorem klasy alkinowej, co samo w sobie oznacza obecność potrójnych wiązań kowalencyjnych pomiędzy zaangażowanymi atomami węgla. Struktura Lewisa HCCH jest pierwszym węglowodorem z klasy alkinów. Może być oznaczony jako C2H2, acetylen lub etyn zgodnie z nomenklaturą. Jest to gaz bezbarwny, bez zapachu i bardzo niestabilny ze względu na wysoki stopień nienasycenia. Łatwo przekształca się w eten, który z kolei przekształca się w etan, aby osiągnąć stabilność.

Struktura Lewisa HCCH
Struktura Lewisa HCCH

Strukturę HCCH Lewisa odkryto po raz pierwszy w 1836 roku w wyniku reakcji K2C2 z wodą, w wyniku której uwolnił się acetylen. Inny naukowiec, Berthelot, zsyntetyzował strukturę Lewisa HCCH, przepuszczając wodór przez łuk węglowy. Oprócz tych metod historycznych, najczęściej stosowanymi metodami syntetycznymi w obecnym scenariuszu są częściowe spalanie metanu, zastosowanie katalizatorów Zieglera-natty i Pd-Ag itp.

Struktura Lewisa HCCH jest ważnym związkiem w chemii organicznej i jest stosowana w różnych nazwanych metodologiach syntezy organicznej. Niektóre z najpopularniejszych reakcji organicznych o strukturze Lewisa HCCH to reakcja winylowania, reakcja etynylacji, reakcja karbonylowania, chemia metaloorganiczna i reakcje kwasowo-zasadowe. Struktura Lewisa HCCH ma wiele zastosowań przemysłowych w spawalnictwie, przemyśle elektronicznym i przemyśle tworzyw sztucznych.

W dalszej części omówiono właściwości fizyczne, strukturalne i elektronowe związane ze strukturą Lewisa HCCH:

Struktura Lewisa HCCH
Struktura Lewisa HCCH
  1. Jak narysować strukturę Lewisa HCCH?
  2. Rezonans struktury Lewisa HCCH
  3. Kształt struktury Lewisa HCCH
  4. HCCH formalna opłata za strukturę Lewisa
  5. HCCH struktura Lewisa kąt
  6. Samotna para struktury Lewisa HCCH
  7. Reguła oktetu struktury Lewisa HCCH
  8. HCCH elektron walencyjny struktury Lewisa
  9. Hybrydyzacja struktury Lewisa HCCH
  10. Rozpuszczalność struktury Lewisa HCCH
  11. Czy struktura Lewisa HCCH jest rozpuszczalna w wodzie?
  12. Czy struktura Lewisa HCCH jest elektrolitem?
  13. Czy struktura Lewisa HCCH jest silnym elektrolitem?
  14. Czy struktura Lewisa HCCH ma odczyn kwasowy czy zasadowy?
  15. Czy struktura HCCH Lewisa jest mocnym kwasem?
  16. Czy struktura HCCH Lewisa jest kwasem poliprotonowym?
  17. Czy struktura Lewisa HCCH jest kwasem Lewisa?
  18. Czy struktura HCCH Lewis jest kwasem Arrheniusa?
  19. Czy struktura Lewisa HCCH jest polarna czy niepolarna?
  20. Czy struktura Lewisa HCCH jest liniowa?
  21. Czy struktura Lewisa HCCH jest paramagnetyczna czy diamagnetyczna?
  22. Temperatura wrzenia struktury Lewisa HCCH
  23. Czy struktura Lewisa HCCH jest jonowa czy kowalencyjna?
  24. wiązanie wodorowe struktury Lewisa HCCH

Jak rysować Struktura Lewisa HCCH?

Rysowanie struktury Lewisa HCCH wymaga wykonania pewnych kroków, które wyjaśniono poniżej:

Lewis acetylenowy
HCCH struktura Lewisa reprezentacja kropki elektronowej Lewisa

Krok 1: Policz całkowitą liczbę elektronów walencyjnych

Struktura Lewisa HCCH obejmuje 2 atomy, a mianowicie węgiel i wodór. Węgiel ma 4 elektrony walencyjne, a wodór ma 1 elektron walencyjny. Tak więc zgodnie ze wzorem struktury Lewisa HCCH C2H2 mamy w sumie 4×2 + 2×1 = 10 elektronów walencyjnych.

Krok 2: Znalezienie centralnego atomu

Wiadomo, że podczas rysowania struktury Lewisa centralny atom jest atomem o najmniejszej elektroujemności. Tutaj są tylko 2 atomy: w grę wchodzą węgiel i wodór. Wodór jest najmniej elektroujemnym pierwiastkiem w strukturze Lewisa HCCH i zgodnie z konwencją powinien być atomem centralnym, ale ze względu na swoje małe rozmiary nie może utrzymać tej pozycji. Zatem oba atomy węgla w strukturze Lewisa HCCH powinny być atomem centralnym.

Krok 3: Wiązanie między atomami i dopełnieniem oktetu

Struktura Lewisa HCCH jest symetryczną strukturą organiczną. Teraz, aby osiągnąć stabilność oktetu, oba atomy węgla muszą zyskać 4 elektrony więcej każdy i oba atomy wodoru muszą zyskać 1 elektron. Będzie więc podział elektronów między atomami w strukturze Lewisa HCCH. Jeden atom węgla podzieli swój jeden elektron z atomem wodoru, tworząc pojedyncze wiązanie kowalencyjne, a reszta trzech elektronów z drugim atomem węgla, tworząc potrójne wiązanie kowalencyjne.

Krok 4: Obliczanie formalnego ładunku struktury Lewisa HCCH

Formalne obliczenie ładunku każdego atomu zaangażowanego w strukturę Lewisa HCCH potwierdzi jego autentyczność i potwierdzi jego istnienie. Tutaj formalny ładunek zarówno H, jak i C wynosi 0 w strukturze Lewisa HCCH, potwierdzając tym samym niezawodność struktury Lewisa HCCH.

Rezonans struktury Lewisa HCCH

Struktura Lewisa HCCH nie wykazuje zjawisk rezonansowych. Chociaż jego inne odpowiedniki mogą wykazywać to samo. Powodem tego jest obecność atomów wodoru po obu stronach. Ponieważ wodór jest dubletem, delokalizacja elektronów i ruch wiązań nie jest możliwa, ponieważ zaburzy to stabilność struktury.

Stąd struktura Lewisa HCCH nie ma żadnej struktury rezonansowej ani kanonicznej i tylko 1 struktura może wyjaśnić wszystkie związane z nią właściwości.

Kształt struktury Lewisa HCCH

Struktura Lewisa HCCH jest symetryczną cząsteczką, co jest oczywiste po utworzeniu struktury Lewisa. Symetria oznacza, że ​​elementy po lewej stronie są takie same po prawej stronie.

Inną rzeczą, którą to oznacza, jest to, że wszystkie atomy zaangażowane w strukturę Lewisa HCCH znajdują się na tej samej płaszczyźnie. Tak więc ta symetryczna natura i bycie w jednej płaszczyźnie oznacza, że ​​struktura Lewisa HCCH jest liniowa pod względem kształtu i geometrii molekularnej.

HCCN 3d
Geometria molekularna struktury Lewisa HCCN

Opłata formalna struktury Lewisa HCCH

Obliczenie ładunku formalnego jest wskaźnikiem potwierdzającym tożsamość cząsteczki. Szacuje się, że im niższy ładunek formalny, tym bardziej wiarygodna i autentyczna jest struktura lewisa. Wzór na obliczenie opłaty formalnej to

Ładunek formalny = elektron walencyjny – niezwiązane elektrony – 1/2 związane elektrony

FC dla atomu wodoru w strukturze Lewisa HCCH = 1 – 0 – 2/2 = 0

FC dla atomu węgla w strukturze Lewisa HCCH = 4 – 0 – 8/2 = 0

Kąt struktury Lewisa HCCH

Jak już wspomniano powyżej, struktura Lewisa HCCH ma geometrię liniową ze względu na jej symetryczny charakter i obecność wszystkich atomów w tej samej płaszczyźnie.

Również w strukturze Lewisa HCCH oba atomy węgla tworzą pojedyncze wiązanie kowalencyjne z atomem wodoru. Zatem kąt wiązania w strukturze Lewisa HCCH wynosi 180 stopni.

Samotna para struktury Lewisa HCCH

Samotne pary to elektrony pozostawione podczas tworzenia wiązania chemicznego. Są również elektronami walencyjnymi, ale nie uczestniczą w wiązaniach chemicznych.

Jeśli chodzi o strukturę Lewisa HCCH, nie ma samotnych par elektronów, ponieważ wszystkie elektrony walencyjne uczestniczyły w wiązaniu. Tak więc w strukturze Lewisa HCCH są tylko pary wiązań i nie ma par samotnych.

Reguła oktetu struktury Lewisa HCCH

Reguła oktetu to kryteria stabilności, po których następują główne pierwiastki grupy układu okresowego, gdzie po utworzeniu wiązania chemicznego każdy pierwiastek biorący udział w związku powinien mieć 8 elektronów w swojej powłoce walencyjnej.

W HCCH struktura Lewisa, jak sugeruje wzór, układ atomów jest symetryczny i obie strony mają ten sam typ wiązania. Jest oczywiste, że węgiel należy do grupy 14, a wodór do grupy 1 układu okresowego. Mają 4 i 1 elektrony walencyjne i potrzebują odpowiednio 4 i 1 więcej, aby osiągnąć stabilność oktetu.

Tak więc, będąc niemetalami, elektrony będą dzielone, gdzie 4 elektrony węgla będą dzielić swój 1 elektron z wodorem, a pozostałe trzy elektrony z sąsiednimi atomami węgla, tworząc pojedyncze wiązanie kowalencyjne CH i potrójne wiązanie kowalencyjne między atomami węgla. Spełni to kryteria reguły oktetu w strukturze Lewisa HCCH.

HCCH elektrony walencyjne o strukturze Lewisa

Elektrony walencyjne są najważniejszymi elektronami w strukturze Lewisa HCCH. Ze względu na dużą odległość od jądra są w stanie łatwo dzielić elektrony w celu tworzenia wiązań chemicznych. W strukturze Lewisa HCCH przed podziałem elektronów istniały 4 elektrony walencyjne w atomie węgla i 1 elektron walencyjny w atomie wodoru.

To daje w sumie 10 elektronów walencyjnych, ponieważ zaangażowane są 2 atomy węgla i 2 atomy wodoru. Po dzieleniu się elektronami, w obu zaangażowanych atomach znajduje się 8 elektronów walencyjnych, aby zachować kryteria stabilności oktetu.

Hybrydyzacja struktury Lewisa HCCH

Aby zrozumieć hybrydyzację struktury Lewisa HCCH, ważne jest zrozumienie konfiguracji elektronowej zaangażowanych atomów. Konfiguracja elektronowa węgla w stanie podstawowym to 1s2 2s2 2p2, ale w stanie wzbudzonym, dzieląc elektrony, elektron przemieszcza się z orbitalu 2s na orbital 2pz, który zachodzi na elektron wodoru 1s.

Ponieważ w strukturze Lewisa HCCH występuje jeden orbital s i jeden p, stąd hybrydyzacja struktury Lewisa HCCH to sp.

Rozpuszczalność struktury Lewisa HCCH

Struktura Lewisa HCCH jest rozpuszczalna zarówno w polarnych, jak i niepolarnych rozpuszczalnikach, ale wykazuje odmienne zachowanie, ponieważ jest związkiem organicznym. Poza tym struktura Lewisa HCCH jest rozpuszczalna w kilku mieszaninach rozpuszczalników.

Pod względem czystych rozpuszczalników HCCH lewis struktura jest rozpuszczalna w heksanie, cykloheksan, heksadekan, heksadekan, benzen, metanol, butanol, woda, glikol etylenowy itp. Pod względem mieszanin struktura Lewisa HCCH jest rozpuszczalna w butanolo-glikolu etylenowym i heksanie-heksadekanie pod ciśnieniem atmosferycznym i w zakresie temperatur od 0 do 50 stopni Celsjusza.

Czy struktura Lewisa HCCH jest rozpuszczalna w wpo?

Bardzo kontrowersyjną kwestią jest rozpuszczalność struktury Lewisa HCCH w wodzie. Niektóre szkoły twierdzą, że nie jest rozpuszczalny w wodzie, ponieważ woda ma bardzo silne wiązania wodorowe i bardzo trudno jest je rozerwać przez strukturę Lewisa HCCH.

Inna szkoła mówi, że struktura Lewisa HCCH jest częściowo rozpuszczalna w wodzie i uwalnia toksyczne opary amoniaku.

Czy struktura Lewisa HCCH jest elektrolitem?

Nie, struktura Lewisa HCCH nie jest elektrolitem. Aby być elektrolitem, związek powinien być zdolny do rozpuszczania się w środowisku wodnym i dysocjować ze swoimi składowymi jonami. Jednak struktura Lewisa HCCH nie spełnia żadnego z powyższych kryteriów, stąd nie jest elektrolitem.

Czy struktura Lewisa HCCH jest silnym elektrolitem?

Struktura Lewisa HCCH nie jest uważana za elektrolit. Nie występuje w żadnej innej kategorii potencjalnych elektrolitów. Powodem tego samego jest to, że struktura Lewisa HCCH jest związkiem organicznym z silnym potrójnym wiązaniem kowalencyjnym węgiel-węgiel.

Tak więc nie można go zdysocjować na jony w środowisku wodnym, czego oczekuje się od elektrolitów. Ponadto nie jest rozpuszczalny w wodzie, więc nie może powstać jego postać wodna.

Czy struktura Lewisa HCCH ma odczyn kwasowy czy zasadowy?

Struktura Lewisa HCCH lub acetylen jest kwaśna. Wynika to z faktu, że gęstość elektronowa sigma CH jest bliższa węglu, który ma 50% charakter s zgodnie z hybrydyzacją sp struktury Lewisa HCCH. 

. Z powodu obecności dwóch kwaśne wodory w strukturze Lewisa HCCH, im bardziej elektroujemny węgiel próbuje uzyskać parę elektronów między wiązaniem CH, co prowadzi do dysocjacji i uwolnienia protonu, nadając tym samym kwasowy charakter strukturze Lewisa HCCH.

Czy struktura HCCH Lewisa jest mocnym kwasem?

Nie, struktura Lewisa HCCH nie jest mocnym kwasem. Jest uważany za stosunkowo słaby kwas w porównaniu z innymi kwasowymi odpowiednikami. Dzieje się tak, ponieważ stopień dysocjacji w strukturze Lewisa HCCH jest stosunkowo niski.

Dzieje się tak, ponieważ struktura Lewisa HCCH ma hybrydyzację sp, która powoduje, że bariera energii aktywacji dla równania dysocjacji jest wysoka, co powoduje całkowite zatrzymanie reakcji w kierunku do przodu. Stąd struktura Lewisa HCCH jest kwaśna, ale słaby kwas.

Czy struktura HCCH Lewisa jest kwasem poliprotonowym?

Kwasy poliprotonowe to te kwasy, które mogą dać więcej protonów w reakcji w reakcji z wodą. Jeśli chodzi o strukturę Lewisa HCCH, to nie jest to kwas poliprotonowy, ponieważ jest słabym kwasem i jego dysocjacja nie jest całkowicie do przodu.

Również reakcja struktury HCCH Lewisa z wodą zachodzi w obecności kwasu siarkowego i daje niestabilny produkt, który przekształca się w aldehyd. Jest to przykład reakcji addycji organicznej nukleofilowej. Stąd struktura Lewisa HCCH nie może być uważana za kwas poliprotonowy.

Czy struktura Lewisa HCCH jest kwasem Lewisa?

Nie, struktura Lewisa HCCH nie jest kwasem Lewisa. Zamiast tego jest to baza Lewisa. Zasada Lewisa to związek lub jon, który może przekazać parę elektronów do związku akceptorowego. Zasady Lewisa są zwykle gatunkami bogatymi w elektrony.

Dokładnie każdy związek, który ma wolną parę elektronów lub dodatkowe wiązania, może działać jako idealna baza Lewisa. Jeśli chodzi o strukturę Lewisa HCCH, to spełnia on kryteria, ponieważ jest bogaty w elektrony i zawiera wiązania 2 pi.

Czy struktura HCCH Lewis jest kwasem Arrheniusa?

Tak, kwas HCCH Lewisa jest kwasem Arrheniusa. Koncepcja Arrheniusa opiera się na dysocjacji kwasu i uwolnieniu jonu protonowego lub hydroniowego. Struktura Lewisa HCCH jest słabym kwasem, ponieważ dysocjuje częściowo z powodu wysokiej energii aktywacji. Tak więc struktura Lewisa HCCH jest kwasem Arrheniusa, ale ze słabą dysocjacją.

Czy struktura Lewisa HCCH jest polarna czy niepolarna?

Struktura Lewisa HCCH jest niepolarna ze względu na różnicę elektroujemności, która jest mniejsza niż 0.35. Aby związek był polarny, powinien mieć różnicę elektroujemności 0.4 lub więcej.

Innym powodem jest jego kształt. Struktura Lewisa HCCH jest strukturą liniową, a jej wiązania CH są niepolarne, co implikuje zerowy moment dipolowy netto.

Czy struktura Lewisa HCCH jest liniowa?

Tak, HCCH struktura Lewisa ma liniowy kształt i geometrię molekularną. Dzieje się tak, ponieważ struktura Lewisa HCCH jest symetryczna, a wszystkie atomy leżą w tej samej płaszczyźnie. Również jego hybrydyzacja to sp. Tak więc wszystkie te czynniki wskazują, że struktura Lewisa HCCH jest liniowa.

Czy struktura Lewisa HCCH jest paramagnetyczna czy diamagnetyczna?

Struktura Lewisa HCCH jest diamagnetyczna. Według badań NMR, wokół jego osi symetrii nie ma ekranowania paramagnetycznego. Ale wokół osi symetrii występuje silne ekranowanie diamagnetyczne z powodu przestrzennie zdegenerowanych orbitali pi.

Temperatura wrzenia struktury Lewisa HCCH

Temperatura wrzenia HCCH struktura Lewisa wynosi -84 stopnie Celsjusza. Pod ciśnieniem atmosferycznym struktura Lewisa HCCH nie może istnieć w postaci płynnej i jest niestabilna. W swoim potrójnym punkcie, który leży w tym samym obszarze co jego temperatura topnienia, istnieje w stanie ciekłym.

. Poniżej tego zakresu temperatur struktura Lewisa HCCH wykazuje sublimację i bezpośrednio przekształca się w gaz. Ten punkt to -84 stopnie Celsjusza, co jest uważane za temperaturę wrzenia struktury Lewisa HCCH.

Czy struktura Lewisa HCCH jest jonowa czy kowalencyjna?

Struktura Lewisa HCCH pod każdym względem jest związkiem kowalencyjnym. Ze struktury bardzo dobrze wiadomo, że nie ma w niej żadnych metali, a tworzenie struktury Lewisa jest spowodowane wspólnymi elektronami, w których występuje potrójne wiązanie CC.

Również różnica elektroujemności między pierwiastkami węgla i wodoru nie jest zbyt wyraźna, aby przesunąć chmurę elektronów tylko w jedną stronę. Stąd HCCH lewis struktura pokazuje kompletną kowalencyjność.

wiązanie wodorowe struktury Lewisa HCCH

Wiązanie wodorowe nie jest możliwe w strukturze Lewisa HCCH. Nie jest to nawet możliwe w żadnym węglowodorze. W wiązaniu wodorowym powinno być co najmniej jedno wiązanie OH, FH i NH, co oznacza, że ​​jeden atom wodoru powinien być przyłączony lub bezpośrednio związany z atomem elektroujemnym.

. Jeśli chodzi o strukturę Lewisa HCCH, to wszystkie atomy wodoru są związane z atomami węgla, a wiązanie CH nie jest tak bardzo elektroujemne, aby uznać je za wiązanie wodorowe.

Wnioski

W skrócie HCCH, struktura Lewisa jest ważnym węglowodorem i należy do klasy alkinów w chemii organicznej. Ze względu na obecność potrójnego wiązania między atomami węgla występują różnice w jego właściwościach. Te różnice są obserwowane w jego kształcie, elektroujemności, energii wiązania i innych związanych z nim właściwościach fizycznych, chemicznych i elektronicznych.

Przeczytaj także: