PHÍ CHÍNH THỨC: CÔNG THỨC, CÁCH TÍNH TOÁN VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Điện tích chính thức (CF) là điện tích được gán cho nguyên tử của phân tử hoặc ion, cho phép giải thích cấu trúc và tính chất hóa học của nó dựa trên nó. Khái niệm này ngụ ý việc xem xét đặc tính cộng hóa trị tối đa trong liên kết AB; tức là cặp electron dùng chung giữa A và B.

Để hiểu được điều trên, hình dưới cho thấy hai nguyên tử được liên kết: một nguyên tử được ký hiệu bằng chữ A và một nguyên tử có chữ B. Như có thể thấy, trong phần giao nhau của các vòng tròn, một liên kết được hình thành với cặp ":". Trong phân tử hạt nhân này, nếu A và B có độ âm điện bằng nhau thì cặp ":" vẫn cách đều A và B.

Tuy nhiên, vì hai nguyên tử khác nhau không thể có các tính chất giống hệt nhau, nên cặp ":" bị hút về phía âm điện hơn. Trong trường hợp này, nếu A âm điện hơn B thì cặp ":" gần A hơn B. Điều ngược lại xảy ra khi B âm điện hơn A, bây giờ lại gần ":" với B.

Vì vậy, để gán các điện tích chính thức cho cả A và B, cần phải xem xét trường hợp đầu tiên (trường hợp ở trên cùng của hình ảnh). Nếu liên kết cộng hóa trị thuần túy AB bị phá vỡ, thì sự phá vỡ đồng phân sẽ xảy ra, tạo ra các gốc tự do A · và · B.

Lợi ích định tính của việc sử dụng hàng hóa chính thức

Các electron không cố định, như trong ví dụ trước, mà di chuyển và bị mất đi qua các nguyên tử của phân tử hoặc ion. Nếu là phân tử tảo cát, người ta biết rằng cặp ":" phải dùng chung hoặc lang thang giữa cả hai nguyên tử; điều tương tự cũng xảy ra trong một phân tử kiểu ABC, nhưng với độ phức tạp cao hơn.

Tuy nhiên, khi nghiên cứu một nguyên tử và giả định cộng hóa trị là một trăm phần trăm trong các liên kết của nó, thì việc xác định xem nó nhận hay mất electron trong hợp chất sẽ dễ dàng hơn. Để xác định mức tăng hoặc lỗ này, trạng thái cơ bản hoặc trạng thái tự do của bạn phải được so sánh với môi trường điện tử của bạn.

Bằng cách này, có thể gán điện tích dương (+) nếu nguyên tử mất một điện tử, hoặc điện tích âm (-) khi, ngược lại, nó nhận một điện tử (các dấu hiệu phải được viết bên trong một vòng tròn).

Do đó, mặc dù không thể định vị chính xác các electron, nhưng các điện tích hình thức (+) và (-) này trên cấu trúc trong hầu hết các trường hợp đều phù hợp với các tính chất hóa học mong đợi.

Nghĩa là, điện tích chính thức của một nguyên tử liên quan chặt chẽ đến dạng hình học phân tử của môi trường và khả năng phản ứng của nó trong hợp chất.

Công thức và cách tính toán

Phí chính thức có được chỉ định một cách tùy tiện không? Câu trả lời là không. Đối với điều này, sự tăng hoặc mất của các điện tử phải được tính toán giả sử là các liên kết cộng hóa trị thuần túy, và điều này đạt được thông qua công thức sau:

CF = (số nhóm của nguyên tử) - (số liên kết mà nó tạo thành) - (số electron không chia sẻ)

Nếu nguyên tử có CF với giá trị +1 thì nó được gán điện tích dương (+); trong khi nếu bạn có CF với giá trị -1, thì một điện tích âm (-) sẽ được gán cho nó.

Để tính toán chính xác CF, phải tuân theo các bước sau:

- Xác định vị trí của nguyên tử ở nhóm nào trong bảng tuần hoàn.

- Đếm số liên kết mà nó hình thành với các liên kết lân cận: liên kết đôi (=) có giá trị là hai và liên kết ba có giá trị là ba (≡).

- Cuối cùng, đếm số lượng electron chưa chia sẻ, có thể dễ dàng quan sát được với cấu trúc Lewis.

Các biến thể tính toán theo cấu trúc

Với phân tử mạch thẳng ABCD, các điện tích chính thức của mỗi nguyên tử có thể khác nhau nếu cấu trúc, ví dụ, bây giờ được viết là: BCAD, CABD, ACDB, v.v. Điều này là do có những nguyên tử, bằng cách chia sẻ nhiều điện tử hơn (hình thành nhiều liên kết hơn), có được CF dương hoặc âm.

Vậy cấu tạo phân tử nào trong 3 cấu tạo có thể có của hợp chất ABCD? Câu trả lời là: cái thường có giá trị CF thấp nhất; tương tự như vậy, nguyên tử gán điện tích âm (-) cho các nguyên tử có độ âm điện cao nhất.

Nếu C và D có độ âm điện lớn hơn A và B, thì bằng cách chia sẻ nhiều electron hơn, do đó chúng sẽ nhận được các điện tích hình thức dương (nhìn từ quy tắc ghi nhớ).

Do đó, cấu trúc ổn định nhất, và được ưa chuộng nhất về mặt năng lượng, là CABD, vì cả C và B đều chỉ tạo thành một liên kết. Mặt khác, cấu trúc ABCD và những cấu trúc có C hoặc B tạo thành hai liên kết (–C– hoặc –D–), không bền hơn.

Cấu trúc nào trong số tất cả các cấu trúc là không ổn định nhất? ACDB, bởi vì không chỉ C và D tạo thành hai liên kết, mà các điện tích âm chính thức (-) của chúng cũng nằm kề nhau, càng làm mất ổn định cấu trúc.

Ví dụ về tính toán tải chính thức

BF

Nguyên tử bo được bao quanh bởi bốn nguyên tử flo. Vì B thuộc nhóm IIIA (13) nên nó thiếu các điện tử không chia sẻ và tạo thành bốn liên kết cộng hóa trị, CF của nó là (3-4-0 = -1). Mặt khác, đối với F, một nguyên tố thuộc nhóm VIIA (17), CF của nó là (7-6-1 = 0).

Để xác định điện tích của ion hoặc phân tử, chỉ cần thêm CF riêng lẻ của các nguyên tử tạo thành nó: (1 (-1) + 4 (0) = -1).

Tuy nhiên, CF đối với B không có ý nghĩa thực sự; nghĩa là mật độ electron cao nhất không nằm trên nó. Trong thực tế, mật độ electron này được phân bố về phía bốn nguyên tử F, một nguyên tố có độ âm điện lớn hơn B.

BeH

Nguyên tử beri thuộc nhóm IIA (2), tạo thành hai liên kết và thiếu các electron không chia sẻ. Do đó, CF cho Be và H là:

CF _Be = 2-2-0 = 0

CF _H = 1-1-0 = 0

Tải BeH ₂ = 1 (0) + 2 (0) = 0

CO (cacbon monoxit)

Cấu trúc Lewis của nó có thể được biểu diễn như: C≡O: (mặc dù nó có cấu trúc cộng hưởng khác). Lặp lại phép tính CF, lần này đối với C (thuộc nhóm IVA) và O (thuộc nhóm VIA), chúng ta có:

CF _C = 4-3-2 = -1

CF _O = 6-3-2 = +1

Đây là một ví dụ mà các khoản phí chính thức không phù hợp với bản chất của các phần tử. O âm điện hơn C nên không mang dương.

Các cấu trúc khác (C = O và ⁽⁺⁾ CO ^(-) ), mặc dù chúng tuân theo sự phân công nhất quán của các điện tích, nhưng không tuân theo quy tắc octet (C có ít hơn tám electron hóa trị).

NH

càng nhiều electron N chia sẻ thì CF của nó càng dương (ngay cả ion amoni, vì nó không có sẵn năng lượng để hình thành năm liên kết).

Áp dụng công bằng các phép tính cho N trong ion amoni, amoniac và ion amit, ta có:

CF = 5-4-0 = +1 (NH ₄ ⁺ )

CF = 5-3-2 = 0 (NH ₃ )

Và cuối cùng:

CF = 5-2-4 = -1 (NH ₂ ^- )

Tức là, trong NH ₂ ^- N có 4 electron không chia sẻ và nó chia sẻ tất cả khi tạo thành NH ₄ ⁺ . CF của H bằng 0 và do đó tính toán của bạn được lưu.

Người giới thiệu

1. James. (2018). Kỹ năng chính: Cách tính phí chính thức. Được lấy vào ngày 23 tháng 5 năm 2018, từ: masterorganicchemistry.com
2. Tiến sĩ Ian Hunt. Khoa Hóa học, Đại học Calgary. Phí chính thức. Được lấy vào ngày 23 tháng 5 năm 2018, từ: chem.ucalgary.ca
3. Phí chính thức. . Được lấy vào ngày 23 tháng 5 năm 2018, từ: chem.ucla.edu
4. Jeff D. Cronk. Phí chính thức. Được lấy vào ngày 23 tháng 5 năm 2018, từ: guweb2.gonzaga.edu
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Learning, tr 268-270.
6. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư., Tr. 38). Đồi Mc Graw.
7. Monica Gonzalez. (Ngày 10 tháng 8 năm 2010). Phí chính thức. Được lấy vào ngày 23 tháng 5 năm 2018, từ: quimica.laguia2000.com