Как изобразить точечные структуры Льюиса

Изображение точечных структур Льюиса (также известных как структуры Льюиса или диаграммы Льюиса) может показаться сложной задачей, особенно для тех, кто только начинает изучать химию. Однако эти структуры помогают понять конфигурацию связей и валентных электронов в различных атомах и молекулах. Сложность схемы зависит от того, изображаете ли вы точечную структуру Льюиса для двухатомной ковалентной молекулы, более сложной ковалентной молекулы или молекул с ионной связью.

Метод 1

Метод 1 из 3:

Двухатомные ковалентные молекулы

Загрузить PDF

1
Запишите символ каждого элемента. Напишите рядом символы двух атомов. Таким образом вы представите атомы, соединенные ковалентной связью. Оставьте достаточно места между символами, чтобы обозначить электроны и связи.^{[1]XИсточник информации}
- При ковалентной связи электроны делятся между двумя атомами. Обычно ковалентные связи возникают между двумя неметаллическими элементами.
2
Определите кратность связи между двумя атомами. Атомы могут быть связаны одинарной, двойной или тройной связью. Обычно это определяется правилом октетов, или «стремлением» каждого атома заполнить свою валентную оболочку 8 электронами (а в случае водорода — 2 электронами). Чтобы найти, сколько электронов будет иметь каждый атом, определите количество валентных электронов в молекуле, а затем умножьте его на 2 (каждая связь включает 2 электрона) и добавьте число неподеленных электронов.^{[2]XИсточник информации}
- Например, O₂ (газообразный кислород) имеет 6 валентных электронов. Умножим 6 на 2 и получим 12.
- Чтобы определить, соблюдено ли правило октета, используйте точки для представления валентных электронов вокруг каждого атома. В случае O₂ один атом кислорода имеет 8 электронов (таким образом, правило октета соблюдено), а второй — только 6 (то есть правило октета не выполняется). Это означает, что между двумя атомами кислорода требуется более одной связи. Следовательно, для двойной связи между атомами необходимо два электрона, чтобы правило октета выполнялось для обоих атомов.
3
Нарисуйте связи. Каждая связь изображается линией между двумя атомами. Для одинарной связи нужно просто соединить линией два атома. В случае двойной или тройной связи необходимо провести соответственно две или три линии.^{[3]XИсточник информации}
- Например, в N₂ (газообразном азоте) два атома связаны тройной связью. Таким образом, на диаграмме Льюиса эта молекула будет изображена как 3 параллельные линии, соединяющие 2 атома N.
4
Обозначьте несвязанные электроны. Некоторые электроны одного или обоих атомов могут остаться несвязанными. В этом случае их следует обозначить точками вокруг соответствующих атомов. Как правило, атомы не имеют более 8 свободных электронов. Проверьте результат: посчитайте каждую точку как 1 электрон и каждую линию как 2 электрона.^{[4]XИсточник информации}
- Например, в O₂ (газообразном кислороде) атомы соединены двумя параллельными линиями, и возле каждого атома стоят две пары точек, которые обозначают свободные электроны.
Реклама

Метод 2

Метод 2 из 3:

Ковалентные молекулы, состоящие из трех или более атомов

Загрузить PDF

1
Определите, какой из атомов является центральным. Обычно этот атом является наименее электроотрицательным. Благодаря этому он наиболее способен образовывать связи с другими атомами. Термин «центральный атом» означает, что все другие атомы в молекуле связаны именно с этим атомом (но необязательно друг с другом).^{[5]XИсточник информации}
- В качестве центральных атомов часто выступают атомы фосфора и углерода.
- В некоторых более сложных молекулах может быть несколько центральных атомов.
- Учтите, что в таблице Менделеева электроотрицательность увеличивается слева направо и уменьшается сверху вниз.
2
Проверьте, сколько валентных электронов имеет центральный атом. Обычно (но не всегда) атомы стремятся окружить себя 8 валентными электронами (правило октета). При соединении центрального атома с другими атомами конфигурация с минимальной энергией в большинстве случаев соответствует октету. Это поможет вам определить количество связей между центральным атомом и другими атомами, так как каждая связь осуществляется двумя электронами.^{[6]XИсточник информации}
- Для некоторых больших атомов, например атомов фосфора, правило октета может нарушаться.
- Например, в молекуле диоксида углерода (CO₂) два атома кислорода ковалентно связаны двойной связью с центральным атомом углерода. В результате правило октета выполняется для всех трех атомов.
- В пентахлориде фосфора (PCl₅) правило октета нарушается — в этом соединении вокруг центрального атома располагается 5 связывающих пар. Эта молекула имеет 5 атомов хлора, которые ковалентно связаны с центральным атомом фосфора. Таким образом, правило октета выполняется для каждого из 5 атомов хлора, но превышается для атома фосфора.
Если вы имеете дело с многоатомными ковалентными молекулами, лучше начать с центрального атома. Не записывайте символы всех атомов одновременно. Оставьте достаточно места вокруг центрального атома, чтобы можно было разместить другие символы после того, как вы определите их расположение.^{[7]XИсточник информации}
Для каждой несвязанной пары электронов поставьте по 2 маленькие точки вокруг центрального атома. Каждую связь изобразите линией, отходящей от атома. Двойные и тройные связи отобразите соответственно двумя или тремя линиями. Таким образом вы покажете, как другие атомы соединены с центральным.^{[8]XИсточник информации}
Каждый атом будет соединяться с центральным. Запишите символы каждого атома на концах линий, которые вы провели от центрального атома. Тем самым вы укажете на то, что электроны распределяются между центральным атомом и этими атомами.^{[9]XИсточник информации}
6
Отметьте оставшиеся электроны. Учтите каждую связь как два электрона, а двойную или тройную связь как четыре или шесть электронов соответственно. Затем добавьте электронные пары вокруг каждого атома, так чтобы выполнялось правило октета. Проверьте, все ли правильно: каждая точка соответствует одному электрону, а линия — двум электронам. В сумме должно выйти 8.^{[10]XИсточник информации}
- Конечно, исключение составляют те атомы, которые превышают правило октета, а также атом водорода, у которого может быть лишь 0 или 2 валентных электрона.
- При образовании молекулы водорода два атома водорода соединяются ковалентной связью, поэтому у молекулы нет свободных электронов.
Реклама

Метод 3

Метод 3 из 3:

Ионы

Загрузить PDF

1
Запишите символ химического элемента. Ион обозначается тем же символом, что и соответствующий атом. Оставьте достаточно места вокруг символа, чтобы позже указать электроны и добавить скобки. Иногда ионы представляют собой многоатомные молекулы, которые содержат более одного атома. В этом случае их обозначают путем записи символов всех входящих в молекулу атомов.^{[11]XИсточник информации}
- Чтобы записать полиатомный ион (например, NO₃^- или SO₄^2-), воспользуйтесь рекомендациями, приведенными в предыдущем разделе «Ковалентные молекулы, состоящие из трех или более атомов».
2
Обозначьте электроны. Обычно атомы нейтральны и не обладают положительным или отрицательным зарядом. Однако если атом теряет или приобретает электроны, его электрический заряд изменяется. В этом случае атом становится заряженной частицей, ионом. Обозначьте на структуре Льюиса дополнительные электроны или удалите те электроны, которые атом потерял.^{[12]XИсточник информации}
- Если вы добавляете электроны, не забывайте о правиле октета.
- Если атом теряет электроны, образуется положительный ион (катион). Например, при ионизации атом лития теряет свой единственный валентный электрон. Его структура Льюиса представляет собой символ «Li» без точек.
- Если атом приобретает дополнительные электроны, он превращается в отрицательный ион (анион). Имеющий 7 валентных электронов атом хлора при ионизации приобретает еще один электрон, в результате чего у него образуется заполненная оболочка из 8 электронов. В этом случае структура Льюиса будет представлять собой символ «Cl», окруженный четырьмя парами точек.
3
Обозначьте заряд иона. Подсчет точек вокруг каждого атома для того, чтобы выяснить заряд иона, может оказаться довольно утомительным занятием. Чтобы упростить чтение структур Льюиса, на них обозначают заряды ионов. Для этого символ элемента (или несколько образующих полиатомную структуру символов) заключают в квадратные скобки и записывают заряд за скобками в верхнем правом углу.^{[13]XИсточник информации}
- Например, ион магния с пустой внешней электронной оболочкой обозначают как [Mg]²⁺.
Реклама

Советы

Точечные структуры Льюиса должны быть одинаковыми для тех элементов, которые принадлежат к одной периодической группе, хотя встречаются некоторые исключения.