Springen naar inhoud

Lewisstructuur perchloraation


  • Log in om te kunnen reageren

#1

NoAcars

    NoAcars


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 januari 2019 - 18:01

Als ik de Lewisstructuur voor het perchloraation (ClO4-) via de standaard 5 stappen opstel komt er een merkwaardige structuur voor het ion uit:

1. aantal valentie-e = 32 (7 voor Cl, 24 voor 4 O en 1 voor de negatieve waarde van het ion)

2. er zijn er 40 nodig om 5 octetten te maken

3. dus er zijn 8 elektronen beschikbaar voor bindingen

4. er zijn dan 4 bindingen

5. er zijn 24 niet-gebonden elektronen (32-8)

 

6. Dit leidt tot een structuur met 4 enkelvoudige bindingen, geen enkel niet-gebonden elektron aan Cl (die uiteraard in het midden van de structuur zit), en dan per O-atoom 6 niet-gebonden elektronen.

 

7. De formele lading wordt dan voor het Cl-atoom +3 en voor de O-atomen -1. Dus de totale lading klopt op zich wel.

 

Nu weet ik hoe de structuur eruit moet zien (3 dubbele en 1 enkele binding naar de O-atomen en dan per dubbelgebonden O-atoom 4 niet-gebonden elektronen en 6 bij de enkelgebonden O-atoom), maar ik kan dat dus niet uit de standaardregels af leiden.

 

Nu heb ik via MIT video's gezien dat er wat uitzonderingen zijn bij het opstellen van de Lewisstructuur (zoals zij zelf zeggen: 90% vd moleculen kun je mee modelleren , maar 10% niet), maar ik weet nu niet wat er bij het perchloraation aan schort (of eerder: waarom het model hier tekort schiet). Het geldt ook voor het opstellen vd structuur voor het chloraation (ClO3-), die lukt dan ook niet.

 

Kan iemand hier helderheid in scheppen? En met welke regels kom je dan voor het perchloraat- danwel chloraation wel tot een juiste (resonantie-) structuur?

 

Vriendelijk dank!


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 9502 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 januari 2019 - 18:59

Je aanpak, en je uitkomst, kloppen voor het genereren van de Lewis-structuur. Uitgangspunt is daar dat alle atomen voldoen aan de octetregel.

 

In de structuur met de dubbele bindingen voldoet het Cl-atoom niet aan de octetregel, en het is per definitie dus niet de Lewis-structuur. Het is wel (samen met de gelijkwaardige resonantievormen) de beste weergave van de werkelijke structuur. De octetregel gaat alleen als keiharde regel op voor elementen uit de 2e periode. Elementen lager in het periodiek systeem kunnen méér bindingen aangaan (=de octetregel overtreden) als dat gunstiger is.

 

En in dat geval is dat gunstiger, want een lading van 3+ op een Cl-atoom is absoluut niet gunstig. Een Cl-atoom met 4 O-atomen om zich heen zal dat op de een of andere manier "proberen op te lossen", en dat is door door de elektronen die anders een vrij elektronenpaar op O zouden vormen te gebruiken voor een binding. Cl blij (want, lading kwijt) en O ook blij (idem). Alleen meneer Lewis is niet blij, maar die kan er niets meer aan doen.

 

Wellicht is dit de uitzondering waar de MIT-cursus op doelde. Deze uitzondering geldt voor elementen uit de derde periode en lager, én als daardoor formele ladingen binnen het molecuul kunnen worden weggewerkt.

 

Voor elementen uit de 2e periode gaat deze uitzondering niet op, en moet je de formele ladingen laten staan. Zie bijvoorbeeld de Lewis-structuur van het nitraat-ion:

 

Nitrate_Lewis_dot_structure.jpg

 

Op dit forum zijn al vele topics rondom lewis-structuren geweest. Gebruik de zoekfunctie om nog talloze andere voorbeelden te vinden.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#3

NoAcars

    NoAcars


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 januari 2019 - 19:26

Dank je wel Marko voor de snelle reactie.

 

De uitzonderingen van MIT waren van een iets andere aard (atomen met oneven aantal elektronen in de buitenste schil, dus ook B, N, F uit de 2e periode!, ionbindingen en nog wat uitzonderingen).

 

Dus mag je dan stellen dat als er op alle atomen formele ladingen komen te staan, je op zoek moet naar een mesomere structuur waarin de laagst mogelijke energietoestand kan worden bereikt (slechts één of een paar atomen naar gelang de molecuullengte hebben dan een formele lading)?

 

En voor wat betreft het perchloraation ben ik er dan nog niet helemaal uit. Gaat het Cl-atoom al zijn (virtuele) lading wegwerken in dubbele bindingen? Dus in dit ion in 3 dubbele bindingen. En stel dat de lading +4 was geweest, dat er dan 4 dubbele bindingen zouden zijn geweest?

 

Ik zal het forum inderdaad eens doorzoeken. Voor nu brandt deze vraag me teveel :-)

 

 

PS De vraag komt voort uit een opgave in een hoofdstuk over Lewisstructuren, waarin je voor verschillende moleculen deze opstelt. Dus het is wat raar dat in deze opgave het niet lukt met de standaard aanpak. Uiteindelijk vindt je dan 4 resonantiestructuren voor het perchloraation en 3 voor het chloriaation. En daarom is het perchloraation stabieler. 

Veranderd door NoAcars, 21 januari 2019 - 19:29


#4

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 9502 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 januari 2019 - 21:34

Allereerst: let alsjeblieft goed op wat ik eerder schreef: de mogelijkheid om meer dan de 8 elektronen van de octetregel te hebben geldt alleen voor elementen uit de derde periode en verder. De optie om dubbele bindingen te maken om formele ladingen op te hebben dus ook. Je moet dus niet altijd op zoek gaan naar een mesomere structuur waarin ladingen worden weggewerkt (zie mijn voorbeeld van het nitraat-ion)

 

Wat betreft de video, weet ik niet goed wat voor uitzonderingen men bedoelt. B is soms een uitzondering omdat die soms niet aan de octetregel kan voldoen (BH3 bijvoorbeeld). Er zijn ook wat "tricky" verbindingen met N, bijvoorbeeld NO en NOmaar ook die zijn op te lossen en zijn niet direct uitzonderingen op de methode. Een uitzondering vanwege F kan ik niet bedenken. Dat zegt niet alles, maar (durf ik wel te beweren) wel veel.

 

Wat betreft de oplossing uit je boek: als je ingaan op grensstructuren, met daarin de dubbele bindingen die de formele ladingen wegwerken, dan zou dat ook als een stap 8 in je boek moeten staan. Kijk daar nog eens goed naar, misschien in een volgende paragraaf. Welk boek betreft het eigenlijk (en welke druk)?

 

De meest stabiele structuur voor ClO4- is inderdaad met 3 dubbele bindingen. En daar zijn dan 4 vormen van, met telkens een ander O-atoom met de formele 1- lading. Zou het Cl-atoom in de uitgangsvorm een lading van 4+ hebben gehad, en ook 4 atomen met vrije elektronenparen eromheen, dan zouden er inderdaad 4 dubbele bindingen worden gevormd. Maar dat is allemaal hypothetisch, want vanwege de valentie-elektronen van Cl zul je daar nooit op uitkomen. 

 

Maar probeer voor de gein (of voor de oefening) de structuur van XeO4 eens op te stellen, volgens je stappenplan (en de uitbreiding), dan zie je een wél relevanta voorbeeld.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#5

NoAcars

    NoAcars


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 22 januari 2019 - 10:05

Helder. Dank je wel.

 

Jouw voorbeeld vindt volgens stappenplan 4 enkele bindingen. Maar de ladingen Xe +4 en alle O -1. Dus de bindingen worden alle dubbel (voor zover Xe überhaupt wil reageren).

 

Het boek betreft Chemie 5 VWO, 4e editie. Er wordt daarin niet ingegaan op het wegwerken van de ladingen en daarom kwam ik ook niet uit de opgave. Alhoewel de oplossing wel logisch was, maar niet volgens stappenplan. Dat met de ladingen herverdelen heb ik nu zelf als 8e stap bij mijn aantekeningen erbij gezet. Toch gek dat dit niet behandeld wordt?

 

De MIT link: 

 

C'est ca.

Veranderd door NoAcars, 22 januari 2019 - 10:06






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures