Prikaz molekula Lewisovim strukturama
Uvod
Nastajanje veze u nekom kemijskom spoju može se jednostavnije prikazati uporabom Lewisovih oznaka. One se sastoje od simbola elementa koji označuje jezgru atoma i sve elektrone u atomu, osim elektrona vanjske ljuske (valentni elektroni) koji se prikazuju točkicama oko simbola elementa.
Kako prikazati molekulu Lewisovom strukturom?
Lewisove strukture prikazuju strukture molekula i složenih iona i tako olakšavaju razumijevanje građe i svojstava tvari. Pravila za crtanje Lewisovih struktura i primjer njihove primjene u crtanju Lewisova prikaza molekule tetraklorugljika, CCl4, opisana su u nastavku.
1. Nacrta se skeletna struktura molekule ili višeatomnoga iona tako da se simbol atoma najmanje elektronegativnoga elementa postavi u sredinu strukture. Simboli atoma vodika i fluora uvijek zauzimaju vanjske položaje.
2. Odredi se ukupni broj valentnih elektrona u molekuli ili u višeatomnome ionu. Ukupan broj valentnih elektrona u molekuli dobije se zbrajanjem valentnih elektrona svakoga atoma.
broj valentnih elektrona =
= [4 (od C)] + [4 ∙ 7 (od Cl)] = 32
U višeatomnome anionu zbroj valentnih elektrona svakoga atoma treba uvećati za broj jediničnih naboja toga iona. Primjerice, zbroj valentnih elektrona u sulfatnom, SO42–, anionu jest 30 [6 (od S)] + [4 ∙ 6 (od O)]. Tom zbroju treba dodati još dva elektrona jer naboj sulfatnoga aniona, 2−, ukazuje da u njegovoj strukturi postoje još dva elektrona. Dakle, zbroj valentnih elektrona u sulfatnom anionu jest 32.
U višeatomnome kationu od zbroja valentnih elektrona svih atoma treba oduzeti broj jediničnih naboja iona. Primjerice, u amonijevu kationu, NH4+, od zbroja valentnih elektrona svih atoma treba oduzeti jedan elektron jer naboj toga kationa, 1 +, ukazuje da toj skupini atoma nedostaje jedan elektron. Dakle, broj valentnih elektrona amonijeva kationa jest 8.
3. Sada treba rasporediti valentne elektrone oko atoma u Lewisovoj strukturi. Prvo se simbol središnjega atoma crticama poveže sa simbolima vanjskih atoma (crtica simbolizira jednostruku kovalentnu vezu, odnosno vezni elektronski par).
U ovome smo primjeru zasada rasporedili osam elektrona, odnosno četiri vezna para. Preostala su još 24 elektrona.
4. Preostalim valentnim elektronima popunjava se oktet vanjskih atoma. To pravilo ne vrijedi za atome vodika jer oni u svojoj vanjskoj ljusci mogu imati najviše dva elektrona. Elektroni se uvijek raspoređuju u parovima.
Ovo je Lewisova struktura molekule tetraklorugljika. Svaki atom u molekuli tetraklorugljika ostvaruje oktetnu elektronsku konfiguraciju. Ako sve preostale valentne elektrone nije moguće rasporediti oko vanjskih atoma, neraspodijeljene elektronske parove dopisujemo iznad simbola središnjega atoma. Takav je slučaj s Lewisovom strukturom molekule amonijaka, NH3.
5. U slučajevima u kojima središnji atom nakon prethodno provedenih koraka ima manje od osam elektrona, jedan se ili dva nevezna elektronska para s vanjskih atoma pomaknu u prostor između središnjega i vanjskoga atoma. U takvu prikazu središnji atom ostvaruje jednu ili više višestrukih (dvostrukih ili trostrukih) veza.