الشحنة الرسمية: الصيغة ، وكيفية حسابها ، والأمثلة - كيمياء - 2026

و تهمة رسمية (CF) هو واحد الذي تم تعيينه إلى ذرة من جزيء أو أيون، والذي يسمح لشرح هياكلها والخصائص الكيميائية على أساس ذلك. يتضمن هذا المفهوم النظر في الطابع الأقصى للتساهم في الرابطة AB ؛ أي أن زوج الإلكترونات مشترك بالتساوي بين A و B.

لفهم ما سبق ، تُظهر الصورة أدناه ذرتين مترابطتين: إحداهما محددة بالحرف A والأخرى بالحرف B. كما يمكن رؤيته ، في تقاطع الدوائر ، يتم تكوين رابطة مع الزوج ":". في هذا الجزيء غير المتجانس ، إذا كان لدى A و B كهرومغناطيسية متساوية ، فإن الزوج ":" يظل متساوي البعد عن كل من A و B.

ومع ذلك ، بما أن ذرتين مختلفتين لا يمكن أن يكون لهما خصائص متطابقة ، فإن ":" الزوج ينجذب إلى الذرات الأكثر كهرسلبية. في هذه الحالة ، إذا كانت A أكثر كهربيًا من B ، فإن الزوج ":" أقرب إلى A من B. يحدث العكس عندما يكون B أكثر كهرسلبية من A ، يقترب الآن من ":" إلى B.

لذلك ، لتعيين الرسوم الرسمية لكل من A و B ، من الضروري النظر في الحالة الأولى (الحالة الموجودة أعلى الصورة). إذا تم كسر الرابطة التساهمية البحتة AB ، فسيحدث انقطاع متماثل ، مما ينتج عنه الجذور الحرة A · و · B.

الفوائد النوعية لاستخدام البضائع الرسمية

ليست الإلكترونات ثابتة كما في المثال السابق ، لكنها تسافر وتضيع عبر ذرات الجزيء أو الأيون. إذا كان جزيء ثنائي الذرة ، فمن المعروف أن الزوج ":" يجب أن يكون مشتركًا أو يتجول بين كلتا الذرتين ؛ يحدث الشيء نفسه في جزيء من النوع ABC ، ​​ولكن مع تعقيد أكبر.

ومع ذلك ، عند دراسة الذرة وافتراض تكافؤ بنسبة مائة بالمائة في روابطها ، فمن الأسهل تحديد ما إذا كانت تكتسب أو تفقد إلكترونات داخل المركب. لتحديد هذا الكسب أو الخسارة ، يجب مقارنة حالتك الأساسية أو الحرة ببيئتك الإلكترونية.

بهذه الطريقة ، من الممكن تعيين شحنة موجبة (+) إذا فقدت الذرة إلكترونًا ، أو شحنة سالبة (-) عندما تكتسب ، على العكس من ذلك ، إلكترونًا (يجب كتابة الإشارات داخل دائرة).

وبالتالي ، على الرغم من أنه لا يمكن تحديد موقع الإلكترونات بالضبط ، فإن هذه الشحنات الرسمية (+) و (-) على الهياكل تتوافق في معظم الحالات مع الخصائص الكيميائية المتوقعة.

أي أن الشحنة الرسمية للذرة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالهندسة الجزيئية لبيئتها وتفاعلها داخل المركب.

الصيغة وكيفية حسابها

هل يتم توجيه الاتهامات الرسمية بشكل تعسفي؟ الجواب لا. لهذا ، يجب حساب كسب أو خسارة الإلكترونات بافتراض وجود روابط تساهمية بحتة ، ويتم تحقيق ذلك من خلال الصيغة التالية:

CF = (رقم مجموعة الذرة) - (عدد الروابط التي تشكلها) - (عدد الإلكترونات غير المشتركة)

إذا كانت الذرة تحتوي على CF بقيمة +1 ، يتم تخصيص شحنة موجبة (+) ؛ بينما إذا كان لديك CF بقيمة -1 ، فسيتم تخصيص شحنة سالبة (-) لها.

لحساب CF بشكل صحيح ، يجب اتباع الخطوات التالية:

- حدد في أي مجموعة توجد الذرة في الجدول الدوري.

- احسب عدد الروابط التي تشكلها مع جيرانها: الرابطة المزدوجة (=) تساوي اثنين والسندات الثلاثية تساوي ثلاثة (≡).

- أخيرًا ، احسب عدد الإلكترونات غير المشتركة ، والتي يمكن ملاحظتها بسهولة باستخدام هياكل لويس.

اختلافات الحساب حسب الهيكل

بالنظر إلى الجزيء الخطي ABCD ، يمكن أن تختلف الرسوم الرسمية لكل ذرة إذا كان الهيكل ، على سبيل المثال ، مكتوبًا الآن على النحو التالي: BCAD ، CABD ، ACDB ، إلخ. هذا بسبب وجود ذرات ، من خلال مشاركة المزيد من الإلكترونات (تكوين المزيد من الروابط) ، تكتسب CFs موجبة أو سلبية.

إذن أي من الهياكل الجزيئية الثلاثة المحتملة يتوافق مع المركب ABCD؟ الجواب هو: الذي يحتوي على أقل قيم CF بشكل عام ؛ وبالمثل ، الشخص الذي يعين الشحنات السالبة (-) للذرات الأكثر كهربيًا.

إذا كان C و D أكثر كهربيًا من A و B ، فإن مشاركة المزيد من الإلكترونات يكتسبان بالتالي شحنات رسمية موجبة (تُرى من قاعدة ذاكري).

وبالتالي ، فإن الهيكل الأكثر استقرارًا والأكثر تفضيلًا هو CABD ، حيث أن كلا من C و B يشكلان رابطة واحدة فقط. من ناحية أخرى ، فإن بنية ABCD وتلك التي تحتوي على C أو B تشكل رابطتين (–C- أو –D-) ، تكون أكثر استقرارًا.

أي من كل الهياكل هو الأكثر استقرارًا؟ ACDB ، لأنه ليس فقط C و D يشكلان سندات ، ولكن أيضًا رسومهما السلبية الرسمية (-) متجاورة مع بعضها البعض ، مما يزيد من زعزعة استقرار الهيكل.

أمثلة على حسابات الحمل الرسمية

BF

ذرة البورون محاطة بأربع ذرات فلور. نظرًا لأن B تنتمي إلى المجموعة IIIA (13) فهي تفتقر إلى الإلكترونات غير المشتركة وتشكل أربعة روابط تساهمية ، فإن CF الخاص بها هو (3-4-0 = -1). من ناحية أخرى ، بالنسبة لـ F ، أحد عناصر المجموعة VIIA (17) ، يكون CF الخاص به (7-6-1 = 0).

لتحديد شحنة الأيون أو الجزيء ، يكفي إضافة CF الفردي للذرات التي يتكون منها: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

ومع ذلك ، فإن CF لـ B ليس لها معنى حقيقي ؛ أي أن أعلى كثافة إلكترون لا توجد عليها. في الواقع ، يتم توزيع كثافة الإلكترون هذه على أربع ذرات من F ، وهو عنصر كهرسلبي أكثر بكثير من B.

BeH

تنتمي ذرة البريليوم إلى المجموعة IIA (2) ، وتشكل رابطتين وتفتقر مرة أخرى إلى الإلكترونات غير المشتركة. وبالتالي ، فإن CFs لـ Be و H هي:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

قم بتحميل BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

ثاني أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون)

يمكن تمثيل هيكل لويس الخاص به على النحو التالي: C≡O: (على الرغم من أنه يحتوي على هياكل رنين أخرى). بتكرار حساب CF ، هذه المرة لـ C (من المجموعة IVA) و O (للمجموعة VIA) ، لدينا:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

هذا مثال لا تتوافق فيه الرسوم الرسمية مع طبيعة العناصر. O هي أكثر كهرسلبية من C وبالتالي لا ينبغي أن تحمل موجبة.

الهياكل الأخرى (C = O و ⁽⁺⁾ CO ^(-)) ، على الرغم من أنها تتوافق مع التخصيص المتماسك للشحنات ، إلا أنها لا تمتثل لقاعدة الثمانيات (تحتوي C على أقل من ثمانية إلكترونات تكافؤ).

نيو هامبشاير

فكلما زاد عدد أسهم الإلكترونات N ، زادت إيجابية CF (حتى أيون الأمونيوم ، نظرًا لعدم توفر الطاقة لتكوين خمس روابط).

بالتساوي مع تطبيق حسابات N في أيون الأمونيوم والأمونيا وأيون الأميد ، لدينا إذن:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺)

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃)

وأخيرًا:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^-)

وهذا يعني أنه في NH ₂ ^- N يحتوي على أربعة إلكترونات غير مشتركة ، ويشترك فيها جميعًا عندما يكون NH ₄ ⁺. CF لـ H يساوي 0 وبالتالي يتم حفظ الحساب الخاص بك.

المراجع

1. جوامع. (2018). مهارة أساسية: كيفية حساب الرسوم الرسمية. تم الاسترجاع في 23 مايو 2018 من: masterorganicchemistry.com
2. دكتور ايان هانت. قسم الكيمياء ، جامعة كالجاري. الرسوم الرسمية. تم الاسترجاع في 23 مايو 2018 من: chem.ucalgary.ca
3. الرسوم الرسمية.. تم الاسترجاع في 23 مايو 2018 من: chem.ucla.edu
4. جيف دي كرونك. اتهام رسمي. تم الاسترجاع في 23 مايو 2018 من: guweb2.gonzaga.edu
5. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. كيمياء. (الطبعة الثامنة). تعلم CENGAGE ، ص 268-270.
6. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (الطبعة الرابعة ، ص 38). ماك جراو هيل.
7. مونيكا جونزاليس. (10 أغسطس 2010). اتهام رسمي. تم الاسترجاع في 23 مايو 2018 ، من: quimica.laguia2000.com