Formal Yük ve Hibritleşme Nasıl Hesaplanır: Ücretsiz Hesaplayıcıyla

Formal yük nedir

Formal yük, bir Lewis yapısındaki her bağ iki atomu arasında eşit paylaşılsaydı bir atomun sahip olacağı yüktür. Bir muhasebe aracıdır. Bir iyonun yükünün belirli bir Lewis yapısında nerede durduğunu söyler ve birden fazla yapı olduğunda en iyisini seçmenize yardımcı olur.

Formül FY = V − N − B/2'dir.

• V serbest atomun değerlik elektronu sayısıdır. Ana grup elementleri için grup numarasıdır: C = 4, N = 5, O = 6, F ve Cl = 7.
• N atom üzerindeki bağ yapmamış elektron sayısıdır. Her ortaklanmamış çift 2 sayılır.
• B atomun çevresindeki bağ elektronu sayısıdır. Tekli bağ 2, ikili bağ 4, üçlü bağ 6 sayılır. B/2 basitçe bağ sayısıdır.

Tüm atomların formal yüklerinin toplamı molekülün veya iyonun toplam yüküne eşittir.

Hibritleşme nedir ve nasıl bulunur

Hibritleşme, bir atomun σ bağları ve ortaklanmamış çiftleri için hangi s ve p orbitali karışımını kullandığını tanımlar. Bunu sterik sayıdan bulun: atoma bağlı atom sayısı artı ortaklanmamış çift sayısı. İkili ve üçlü bağlar bir kez sayılır, çünkü iki atomu yalnızca bir σ bağı birleştirir.

Konjugasyon istisnası. Bir π bağının yanında ortaklanmamış çifti olan bir azot, oksijen veya karbanyon, delokalize olabilmesi için bu çifti genellikle bir p orbitaline yerleştirir. Atom bu durumda üç hibrit orbital kullanır ve basit sayım 4 verse de sp²'dir. Bu; amitlerin, anilinin ve pirolün N'si, esterlerin, fenolün ve furanın O'su ve karboksilat ile nitro gruplarının O⁻'si için geçerlidir.

Hesaplayıcı adım adım nasıl kullanılır

1. Formal yük ve hibritleşme hesaplayıcısını açın.
2. Yapıyı editörde çizin veya SMILES veya formül kutusuna yazıp Hesapla'ya basın. NO3-, SO4^2- veya XeF4 gibi formüller tek merkez atomlu türler için çalışır. Diğer her şey için C[N+](=O)[O-] gibi SMILES kullanın.
3. Ya da bir örnek düğmesine basın: CO₂, NO₃⁻, Ozon, Nitrometan, Asetat, Anilin ve diğerleri.
4. Tabloyu okuyun. Her satır V, N, B, Formal yük = V − N − B/2 işlemi, sterik sayı, hibritleşme, elektron geometrisi, şekil ve yaklaşık bağ açısını gösterir. H atomlarını da listelemek için Hidrojen atomlarını tabloda göster'i işaretleyin.
5. Sterik sayıdaki yıldız işareti konjuge bir ortaklanmamış çifti gösterir (sp³ yerine sp²).
6. Kâğıda çizdiğiniz bir yapıdaki tek bir atom için Elle formal yük kontrolü'nü kullanın: elementi, bağlı atomları, çizilen bağları ve ortaklanmamış çiftleri girin.
7. Yapıyı saklamak ve dışa aktarmak için MolDraw’da aç'a basın.

Çözümlü örnekler

1. Nitrat iyonu, NO₃⁻

Bir N=O ikili bağı ve iki N–O tekli bağı. N'nin ortaklanmamış çifti yoktur: FY = 5 − 0 − 8/2 = +1. İkili bağlı O'nun 2 ortaklanmamış çifti vardır: FY = 6 − 4 − 4/2 = 0. Tekli bağlı her O'nun 3 ortaklanmamış çifti vardır: FY = 6 − 6 − 2/2 = −1. Toplam = +1 + 0 − 1 − 1 = −1. N'nin üç σ bağı vardır ve ortaklanmamış çifti yoktur, bu yüzden sp²'dir ve üçgen düzlemdir (120°).

2. Ozon, O₃

Merkezdeki O'nun bir ortaklanmamış çifti, bir ikili ve bir tekli bağı vardır: FY = 6 − 2 − 6/2 = +1. Tekli bağlı uç O'nun 3 ortaklanmamış çifti vardır: FY = 6 − 6 − 1 = −1. İkili bağlı uç O 0'dır. Merkezdeki O'nun sterik sayısı 3'tür (2 atom + 1 ortaklanmamış çift), bu yüzden sp²'dir ve kırık doğrudur; ölçülen açı 116,8°'dir.

3. Siyanür iyonu, CN⁻

Her atomda bir ortaklanmamış çiftle C≡N. C: FY = 4 − 2 − 6/2 = −1. N: FY = 5 − 2 − 6/2 = 0. Negatif yük karbondadır; siyanürün metallere C üzerinden bağlanmasının nedeni budur. İki atom da sp'dir.

4. Nitrometan, CH₃NO₂

N'nin dört bağı (bir C–N, bir N=O, bir N–O) vardır ve ortaklanmamış çifti yoktur: FY = 5 − 0 − 8/2 = +1. Tekli bağlı O −1'dir. İki N=O bağı çizmek azota 10 elektron yerleştirirdi; ikinci periyottaki bir atom bunu taşıyamaz. N sp²'dir, CH₃ karbonu ise sp³'tür.

5. Asetamit, CH₃CONH₂

Tüm formal yükler 0'dır. N'nin üç σ bağı ve bir ortaklanmamış çifti vardır, bu yüzden basit sayım sp³ der. Ortaklanmamış çift C=O π bağının yanındadır ve delokalize olur, bu yüzden amit N'si sp²'dir ve düzlemseldir. Amitlerdeki C–N bağının kısmi çift bağ karakteri taşımasının nedeni budur.

Özet tablo

Sık yapılan hatalar

• B/2 yerine B'yi çıkarmak. B elektron olarak sayıldığında 2'ye bölün.
• N için ortaklanmamış elektronlar yerine ortaklanmamış çiftleri saymak. İki ortaklanmamış çift N = 4 verir.
• Sterik sayıyı bulurken ikili bağı iki bölge saymak.
• C, N veya O'ya 8'den fazla elektron vermek. Yalnızca 3. periyot ve altındaki atomlar (P, S, Cl, Xe) oktetlerini genişletebilir.
• Amit veya anilin azotuna sp³ demek.
• Formal yükü yükseltgenme basamağıyla karıştırmak. CO₂'de C'nin formal yükü 0, yükseltgenme basamağı ise +4'tür.

Sınav ipuçları (JEE, NEET, AP, A-level)

• Toplamı kontrol edin. Formal yüklerin toplamı iyon yüküne eşit olmalıdır. Değilse bir ortaklanmamış çift eksik ya da fazladır.
• En iyi Lewis yapısı: sıfıra en yakın formal yükler, daha elektronegatif atom üzerinde negatif yük, 2. periyot atomları için 8'i aşmayan oktet.
• JEE ve NEET sık sık I₃⁻ (sp³d), XeF₄ (sp³d²) ve SO₄²⁻ (sp³) gibi iyonlarda merkez atomun hibritleşmesini sorar. Sterik sayıyı kullanın.
• AP Chemistry açık uçlu soruları, en iyi rezonans veya Lewis yapısını formal yüklerle gerekçelendirmenizi ister. V − N − B/2 işlemini yazın.
• Amit düzlemselliği veya anilin bazlığı üzerine A-level organik soruları, sp² azota ve onun delokalize ortaklanmamış çiftine dayanır.

İlgili araçlar

İlgili rehberler