Jaki jest formalny ładunek każdego atomu w CO_2?

Aby określić formalne opłaty za atomy w cząsteczce dwutlenku węgla, należy wziąć pod uwagę to, że # „CO” _2 # ma trzy struktury rezonansowe, które wyglądają tak:

DYGRESJA: rzeczywista struktura cząsteczki dwutlenku węgla jest hybrydą między tymi trzema strukturami, ale po prostu pokażę wam każdą z nich osobno, ponieważ nie chcę, aby odpowiedź stała się zbyt długa.

Cząsteczka dwutlenku węgla ma w sumie 16 elektrony walencyjne - 4 z atomu węgla i 6 z każdego z dwóch atomów tlenu, z których wszystkie są uwzględnione w trzech strukturach Lewisa powyżej.

Najłatwiejszym sposobem przypisania ładunku formalnego do atomu jest porównanie liczby elektronów walencyjnych, które ma atom z liczbą elektronów, które „dostaje” w cząsteczce - zakładając, że elektrony wiązań są dzielone jednakowo przez cały czas, niezależnie od tego elektroujemność.

Zacznijmy od pierwszej struktury Lewisa. Formy węglowe 4 obligacje, co oznacza, że to robi 4 elektrony - 1 z każdej obligacji. Ponieważ węgiel ma 4 elektrony walencyjne, jego ładunek formalny będzie wynosił zero.

To samo dotyczy obu atomów tlenu. Obie tworzą 2 obligacje, co oznacza, że dostają 2 elektrony. Oprócz tych elektronów oba mają 2 samotne pary; przynosi to całkowitą liczbę elektronów, do których dostaje się atom tlenu 6 (2 + 4). Ponieważ tlen ma 6 elektronów walencyjnych, będzie miał zero opłata formalna.

Przechodzimy do drugiej struktury Lewisa. Węgiel jest w tej samej pozycji, co wcześniej - tworzy 4 wiązania #-># zero opłata formalna. Jednak zmieniły się atomy tlenu. Zwróć uwagę, że tlen po lewej stronie teraz się formuje 3 obligacje z węglem i ma 1 samotna para zamiast 2.

Oznacza to, że dostanie 5 elektronów - 3 z obligacji i 2 z samotnej pary; teraz ma mniej elektronów, niż „potrzebuje”, czyli o jeden mniej niż elektrony walencyjne. Spowoduje to a (+1) opłata formalna.

Tlen na właściwych formach 1 obligacja z węglem i ma 3 samotne pary, w sumie 7 elektronów; ponieważ ma jeszcze jeden elektron, niż potrzebuje, automatycznie otrzyma (-1) opłata formalna.

Trzecia struktura jest identyczna z drugą w odniesieniu do opłat formalnych, ale tym razem tlen po lewej stronie otrzyma (-1) opłata formalna i opłata po prawej stronie (+1) opłata formalna.