ساختار لوویس

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
Water-2D-flat.png

ساختار لوویس (به انگلیسی: Lewis structure) یا ساختار الکترون نقطه[۱] (به انگلیسی: electron dot structure) یا ساختار پیوند ظرفیتی[۲] (به انگلیسی: Valence-bond structure) ساختاری برای نمایش مولکول یا یون در شیمی است که در آن عنصر را با نماد شیمیایی، الکترون‌های ظرفیتی ناپیوندی را با نقطه و پیوندها را با خط نمایش می‌دهند.[۱][۲] در این ساختار بار قراردادی نیز نمایش داده می‌شود.[۱] این فرمول را به پاس گیلبرت نیوتون لوویس، دانشمند آمریکایی که در سال ۱۹۱۶ نظریه پیوند کووالانسی را ارائه داد، لوویس نامیدند.[۲]

مراحل رسم ساختار لوویس[ویرایش]

برای رسم انواع ساختار لوویس از الگوریتم داده شده استفاده می کنیم.[۳] مراحل باید به ترتیب طی شوند.

1.تعیین اتم مرکزی:

در ساختار لوویس اتمی را که ۳ شرط زیر را داشته باشد اتم مرکزی می‌نامیم و دیگر اتم‌ها را اتم اطراف می‌نامیم.

  1. اتمی که کمترین تعداد را داشته باشد واگر تعدادها برابر بود:
  2. اتمی که در لایه ظرفیت خود اوربیتال تک الکترونی بیشتری داشته باشد و اگر تعداد آنها نیز برابر بود:
  3. اتمی که الکترونگاتیوی آن از بقیه اتم‌ها کمتر باشد.
    • در ساختار لوویس، هر مولکول یا یون هر اتمی که اتم مرکزی نباشد، اتم اطراف نام می‌گیرد.

برای نمونه، در تترا کلرو متان یا کربن تترا کلرید (CCl۴) اتم مرکزی C و اتم‌های اطراف Clها هستند.


در مورد ۱ استثناً در مولکول N۲O یکی از نیتروژن‌ها اتم مرکزی است.

  • هیدروژن هیچگاه اتم مرکزی نخواهد بود مگر درH۲


مثال:

دلیل اتم مرکزی مولکول یا یون
تعداد C CCl۴
اوربیتال تک الکترونی بیشتر با وجود تعداد برابر N N۲F۲
الکترونگاتیوی کمتر با وجود برابری تعداد و تعداد اوربیتال تک الکترونی مساوی(S,O) S S۲O۲Cl۲


2.دانستن آرایش الکترونی لایه ظرفیت (والانس) اتم مرکزی و محاسبه تعداد اوربیتال نیمه پر آن :

گروه 1 گروه 2(Be) گروه 13 گروه 14 گروه 15 گروه 16 گروه 17 گروه 18
یونی ns2 np0 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2 np6
  • مثال : N(نیتروژن)در گروه 15 جای دارد و به آرایش الکترونی ns2 np3 ختم می شود پس 3 اوربیتال نیمه پر دارد.


3. تعیین اینکه آیا اتم مرکزی می تواند برانگیخته شود یا خیر؟

    • مفهوم بر انگیختگی در رسم ساختار لوویس یعنی توانایی تبدیل اوربیتال پر به نیمه پر با جابه جایی الکترون در هر لایه.
      • مثال : تبدیل ns2 np2 به ns1 np3 یا تبدیل ns2 np3 به ns1 np3 (n-1)d1
  • در میان عناصر فقط عنصرهای F,O،N,Cl نمی‌توانند بر انگیخته شوند.
  • کربن در همه حال برانگیخته است(ns1 np3) مگر در مولکول مونوکسید کربن CO و یون سیانید -CN که ns2 np2 است


4.آیا اتم مرکزی نیازی به برانگیخته شدن دارد یا خیر ؟

  • در حالت کلی عنصر موقعی برانگیخته می شود که نیاز به اوربیتال نیمه پر اضافه تر باشد برای مثال در ساختار PCl3 نیازی به بر انگیخته شدن نیست چون به تعداد کافی اوربیتال نیمه پر برای اتم های اطراف وجود داردولی در مورد PCl5 اوربیتال نیمه پر برای اتم های اطراف کافی نیست نیاز به بر انگیخته شدن وجود دارد.
      • ساختار P در ns2 np3 = PCl3
      • ساختار P در ns1 np3 (n-1)d1 = PCl5


در مورد POCl3 باید گفت که در آن عملاً اوربیتال نیمه پر برای O وجود ندارد ولی P برای ایجاد پیوند با اکسیژن هیچگاه برانگیخته نخواهد شد.علت آن را در ادامه جویا می شویم.

  • معمولاً عناصر به غیر از (Si , Be) برای پیوند با O برانگیخته نمی‌شوند زیرا اکسیژن تمایل زیادی به تشکیل پیوند داتیو دارد .


5.

    • اگر یون مورد نظر دارای بار منفی بود،آن بار به اتم الکترونگاتیوتر می رسد. ( به غیر از یون سیانید -CN که بار منفی استثناً به C می رسد)
    • اگر یون مورد نظر دارای بار مثبت بود،آن بار به اتم الکتروپازتیوتر می رسد. ( به غیر از یون متیلیم +CH3 که بار مثبت استثناً به C می رسد)


6.رفتارشناسی عناصر

شماره گروه دارای بار مثبت دارای بار منفی مثال
14 رفتاری شبیه به گروه13 رفتاری شبیه به گروه15 +C شبیه B و -C شبیه N
15 رفتاری شبیه به گروه14 رفتاری شبیه به گروه16 +N شبیه C و -N شبیه O
16 رفتاری شبیه به گروه15 رفتاری شبیه به گروه17 +Se شبیه As و -O شبیه F
17 رفتاری شبیه به گروه16 رفتاری شبیه به گروه18 +I شبیه O و -F شبیه Xe
18 ---- ---- ----


7.نکاتی برای رسم:

  • اکسیژن در صورت وجود 2 اوربیتال نیمه پر پیوند دوگانه تشکیل می دهدو در صورت عدم وجود آن پیوند داتیو تشکیل می دهد.
  • هالوژن ها وهیدروژن و -O فقط پیوند یگانه تشکیل می دهند.
  • اگر در ساختاری هم O وجود داشت هم هالوژن(مثل COCl2)، اولویت پیوند یگانه هالوژن هاست.
  • -H و -F و -Cl همیشه داتیو می دهند.
  • +H همیشه داتیو می پذیرد.
  • اگر در ساختاری هم O وجود داشت هم -O ، اولویت با پیوند یگانه -O است.


8. در رسم اکسی اسید ها :

  1. ابتدا ساختار بنیان اسید را رسم می کنیم.
  2. سپس از طریق -O ها با اتم های هیدروژن پیوند یگانه تشکیل می دهیم.

چند نمونه ساختار رسم شده[۴][ویرایش]

آمونیوم
آمونیاک
فسفر تری کلرید
یون نیترونیوم
متان
فسفر پنتاکلرید

منابع[ویرایش]

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nic, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ مورتیمر، چارلز. «پیوند کوالانسی». در شیمی عمومی. ترجمهٔ عیسی یاوری. ویرایش ویرایش ششم (۱۹۸۶). چاپ سی و یکم. تهران: نشر علوم دانشگاهی، ۱۳۸۸. ص ۱۰۷. ISBN 964-6186-33-5. 
  3. آموزش شیمی عمومی (سید احسان هادی)
  4. ویکی‌پدیا

پیوند به بیرون[ویرایش]

رسم ساختار لوویس