정식 전하 (CF)는 그 구조에 기초하고, 화학적 특성을 설명 할 수있는 분자 또는 이온 원자의 하나에 할당된다. 이 개념은 결합 AB에서 최대 공유 특성에 대한 고려를 의미합니다. 즉, 전자 쌍은 A와 B간에 똑같이 공유됩니다.
위의 내용을 이해하기 위해 아래 이미지는 두 개의 연결된 원자를 보여줍니다. 하나는 문자 A로 지정되고 다른 하나는 문자 B로 지정됩니다. 볼 수 있듯이 원의 절편에서 ":"쌍으로 결합이 형성됩니다. 이 이핵 분자에서 A와 B가 동일한 전기 음성도를 가지면 쌍 ":"은 A와 B 모두에서 등거리로 유지됩니다.
그러나 두 개의 서로 다른 원자는 동일한 속성을 가질 수 없기 때문에 ":"쌍은 전기 음성이 더 높은 원자에 끌립니다. 이 경우 A가 B보다 전기 음성이 더 높으면 쌍 ":"이 B보다 A에 더 가깝습니다. B가 A보다 전기 음성 일 때 반대가 발생하여 이제 B에 ":"에 접근합니다.
따라서 A와 B 모두에게 공식 요금을 할당하려면 첫 번째 사례 (이미지 상단에있는 사례)를 고려해야합니다. 순수 공유 결합 AB가 끊어지면 동질 분해가 발생하여 자유 라디칼 A · 및 · B가 생성됩니다.
정식화물 사용의 질적 이점
전자는 이전 예에서와 같이 고정되어 있지 않지만 분자 또는 이온의 원자를 통해 이동하여 손실됩니다. 이원자 분자 인 경우 쌍 ":"은 두 원자 사이에서 공유되거나 방황해야 함이 알려져 있습니다. ABC 유형의 분자에서도 동일하지만 더 복잡합니다.
그러나 원자를 연구하고 결합에서 100 %의 공유를 가정 할 때 화합물 내에서 전자를 얻거나 잃는 지 여부를 확인하는 것이 더 쉽습니다. 이러한 이득 또는 손실을 결정하려면 기본 또는 자유 상태를 전자 환경과 비교해야합니다.
이런 식으로 원자가 전자를 잃으면 양전하 (+)를 할당하고 반대로 전자를 얻을 때 음전하 (-)를 할당 할 수 있습니다 (부호는 원 안에 써야 함).
따라서 전자를 정확하게 찾을 수는 없지만 구조에 대한 이러한 공식 (+) 및 (-) 전하는 대부분의 경우 예상되는 화학적 특성과 일치합니다.
즉, 원자의 공식적인 전하는 환경의 분자 기하학 및 화합물 내에서의 반응성과 밀접한 관련이 있습니다.
공식 및 계산 방법
공식 청구는 임의로 할당됩니까? 내 대답은 아니오 야. 이를 위해 전자의 이득 또는 손실은 순수 공유 결합을 가정하여 계산되어야하며 이는 다음 공식을 통해 달성됩니다.
CF = (원자의 그룹 번호)-(형성하는 결합의 수)-(비공유 전자의 수)
원자에 값이 +1 인 CF가 있으면 양전하 (+)가 할당됩니다. 값이 -1 인 CF가있는 경우 음전하 (-)가 할당됩니다.
CF를 올바르게 계산하려면 다음 단계를 따라야합니다.
-주기율표에서 원자가 발견되는 그룹을 찾습니다.
-이웃과 형성하는 결합의 수를 세십시오 : 이중 결합 (=)은 2의 가치가 있고 삼중 결합은 3 (≡)의 가치가 있습니다.
-마지막으로 루이스 구조로 쉽게 관찰 할 수있는 공유되지 않은 전자의 수를 세십시오.
구조에 따른 계산 변동
선형 분자 ABCD가 주어지면 예를 들어 구조가 이제 BCAD, CABD, ACDB 등으로 작성되면 각 원자의 형식 전하가 달라질 수 있습니다. 이는 더 많은 전자를 공유함으로써 (더 많은 결합을 형성) 양수 또는 음의 CF를 획득하는 원자가 있기 때문입니다.
그렇다면 세 가지 가능한 분자 구조 중 어느 것이 ABCD 화합물에 해당합니까? 대답은 일반적으로 가장 낮은 CF 값을 갖는 것입니다. 마찬가지로, 가장 전기 음성이 많은 원자에 음전하 (-)를 할당하는 것.
C와 D가 A와 B보다 전기 음성이 더 높으면 더 많은 전자를 공유함으로써 결과적으로 양전하를 획득합니다 (니모닉 규칙에서 볼 수 있음).
따라서 C와 B는 둘 다 하나의 결합 만 형성하기 때문에 가장 안정적이고 가장 에너지 적으로 선호되는 구조는 CABD입니다. 반면 ABCD 구조와 C 또는 B가 두 개의 결합 (–C– 또는 –D–)을 형성하는 구조는 더 불안정합니다.
모든 구조 중 가장 불안정한 것은 무엇입니까? ACDB는 C와 D가 두 개의 결합을 형성 할뿐만 아니라 공식적인 음전하 (-)가 서로 인접하여 구조를 더욱 불안정하게 만들기 때문입니다.
공식 부하 계산의 예
BF
붕소 원자는 4 개의 불소 원자로 둘러싸여 있습니다. B는 그룹 IIIA (13)에 속하기 때문에 공유되지 않은 전자가없고 4 개의 공유 결합을 형성하므로 CF는 (3-4-0 = -1)입니다. 반면, 그룹 VIIA (17)의 요소 인 F의 경우 CF는 (7-6-1 = 0)입니다.
이온 또는 분자의 전하를 결정하려면이를 구성하는 원자의 개별 CF를 추가하는 것으로 충분합니다 : (1 (-1) + 4 (0) = -1).
그러나 B에 대한 CF는 실제 의미가 없습니다. 즉, 가장 높은 전자 밀도가 그 위에 존재하지 않습니다. 실제로이 전자 밀도는 B보다 훨씬 더 전기 음성 인 원소 인 F의 4 개 원자에 분포되어 있습니다.
BeH
베릴륨 원자는 그룹 IIA (2)에 속하며 두 개의 결합을 형성하고 다시 공유되지 않는 전자가 부족합니다. 따라서 Be와 H에 대한 CF는 다음과 같습니다.
CF Be = 2-2-0 = 0
CF H = 1-1-0 = 0
부하 BeH 2 = 1 (0) + 2 (0) = 0
CO (일산화탄소)
루이스 구조는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. C≡O : (다른 공명 구조를 가지고 있음에도 불구하고). 이번에는 C (그룹 IVA) 및 O (그룹 VIA)에 대해 CF 계산을 반복하면 다음과 같은 결과가 나타납니다.
CF C = 4-3-2 = -1
CF O = 6-3-2 = +1
이것은 공식 청구가 요소의 특성을 따르지 않는 예입니다. O는 C보다 전기 음성이 높으므로 양수를 전달해서는 안됩니다.
다른 구조 (C = O 및 (+) CO (-) )는 일관된 전하 할당을 따르지만 옥텟 규칙을 따르지 않습니다 (C는 원자가 전자가 8 개 미만 임).
NH
N이 공유하는 전자가 많을수록 CF가 더 양수입니다 (5 개의 결합을 형성 할 수있는 에너지 가용성이 없기 때문에 암모늄 이온조차도).
암모늄 이온, 암모니아 및 아미드 이온의 N에 대한 계산을 동일하게 적용하면 다음과 같습니다.
CF = 5-4-0 = +1 (NH 4 + )
CF = 5-3-2 = 0 (NH 3 )
그리고 마지막으로:
CF = 5-2-4 = -1 (NH 2 - )
즉, NH 2 - N에는 4 개의 비공유 전자가 있으며, NH 4 +를 형성 할 때 모두 공유합니다 . H에 대한 CF는 0이므로 계산이 저장됩니다.
참고 문헌
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