Dæmi um spurningar um samgild tengi
Pendahuluan
Samgild tengi er tegund efnatengis þar sem tvö atóm deila einni eða fleiri rafeindum til að ná stöðugri rafeindaskipan, eins og í eðalgösum. Þessi tengi myndast venjulega milli málmleysingjaatóma sem hafa tiltölulega mikla rafdrægni og eru ekki marktækt ólík. Myndun samgildra tengja gegnir lykilhlutverki bæði í lífrænni og ólífrænni efnafræði og er grunnurinn að mörgum efnasamböndum sem við rekumst á á hverjum degi. Í þessari grein munum við ræða nokkur dæmi sem fela í sér samgild tengi og veita lausnir til að hjálpa okkur að skilja þau betur.
Dæmi um spurningar og umræður
Spurning 1
Ákvarðið gerð og fjölda samgildra tengja sem myndast í H2O (vatns) sameindinni.
Umræða:
Vatnssameind er samsett úr einu súrefnisatómi (O) og tveimur vetnisatómum (H).
1. Rafeindaskipan:
– Súrefni: 1s² 2s² 2p⁴ (samtals 8 rafeindir)
– Vetni: 1s¹ (samtals 1 rafeind)
Súrefni þarf tvær rafeindir í viðbót til að ná átta rafeindum (8 rafeindir í ysta hvolfi sínu) en hvert vetnisatóm þarf eina rafeind til að ná tvíeinda rafeindum (2 rafeindir í K-hvolfi).
2. Myndun samgildra tengja:
- Hvert vetnisatóm deilir einni rafeind með súrefnisatómi.
- Súrefni deilir tveimur rafeindum með tveimur vetnisatómum, einni fyrir hvort atóm.
Þannig myndast tvö samgild tengi í H2O sameindinni, annað á milli súrefnisatómsins og vetnisatómsins, talið í sömu röð.
Spurning 2
Skrifaðu Lewis-byggingu metansameindarinnar (CH₄).
Umræða:
Metan er samsett úr einu kolefnisatómi (C) og fjórum vetnisatómum (H).
1. Rafeindaskipan:
– Kolefni: 1s² 2s² 2p² (samtals 6 rafeindir)
– Vetni: 1s¹ (samtals 1 rafeind)
Kolefni hefur fjórar valensrafeindir (2s² 2p²) og þarf fjórar rafeindir í viðbót til að mynda áttaeiningu.
2. Myndun samgildra tengja:
- Hvert vetnisatóm deilir einni rafeind með kolefnisatómi.
- Kolefni deilir fjórum rafeindum með fjórum vetnisatómum, einni fyrir hvert atóm.
Lewis-byggingin fyrir metan er sem hér segir:
„“
H
|
H – C – H
|
H
„“
Kolefni er í miðjunni með fjórum einföldum samgildum tengjum við fjögur vetnisatóm.
Spurning 3
Ákvarðið Lewis-byggingu og sameindalögun koltvísýrings (CO₂).
Umræða:
Koltvísýringur samanstendur af einu kolefnisatómi (C) og tveimur súrefnisatómum (O).
1. Rafeindaskipan:
– Kolefni: 1s² 2s² 2p² (samtals 6 rafeindir)
– Súrefni: 1s² 2s² 2p⁴ (samtals 8 rafeindir)
Kolefni hefur fjórar gildisrafeindir, en hvert súrefnisatóm hefur sex. Kolefni þarf fjórar rafeindir í viðbót fyrir áttatóm, en hvert súrefnisatóm þarf tvær í viðbót.
2. Myndun samgildra tengja:
- Kolefni deilir tveimur rafeindum með hverju súrefnisatómi.
- Tvö tvígild tengi myndast milli kolefnis og súrefnis.
Lewis-byggingin fyrir CO₂ er sem hér segir:
„“
O = C = O
„“
Sameindalögunin er línuleg með 180° tengihorni.
Spurning 4
Reiknið út heildarfjölda valensrafeinda og teiknið Lewis-byggingu fyrir ammóníaksameindina (NH₃).
Umræða:
Ammoníak samanstendur af einu köfnunarefnisatómi (N) og þremur vetnisatómum (H).
1. Rafeindaskipan:
– Köfnunarefni: 1s² 2s² 2p³ (7 rafeindir samtals)
– Vetni: 1s¹ (samtals 1 rafeind)
Köfnunarefni hefur fimm valensrafeindir og þarf þrjár í viðbót fyrir áttatíu.
2. Heildarfjöldi gildisrafeinda:
– Köfnunarefni: 5 valensrafeindir.
– Vetni (3 atóm): 3 rafeindir (1 rafeind á hvert atóm).
Heildarfjöldi valensrafeinda = 5 + 3 = 8 valensrafeindir.
3. Myndun samgildra tengja:
- Köfnunarefni deilir einni rafeind með hverju vetnisatómi.
Lewis-byggingin fyrir NH₃ er:
„“
H
|
H – N – H
|
„“
Og par af frjálsum rafeindum (einpar) er í köfnunarefni.
Spurning 5
Teiknaðu og útskýrðu Lewis-byggingu nítratjónarinnar (NO₃⁻).
Umræða:
Nítratjónin er fjölatóma efnasamband með einu nitur (N) og þremur súrefnisatómum (O) og neikvæðri hleðslu.
1. Rafeindaskipan:
– Köfnunarefni: 1s² 2s² 2p³ (7 rafeindir samtals)
– Súrefni: 1s² 2s² 2p⁴ (samtals 8 rafeindir)
Köfnunarefni hefur fimm gildisrafeindir en súrefni hefur sex gildisrafeindir.
2. Heildarfjöldi gildisrafeinda:
– Köfnunarefni: 5 rafeindir.
– Súrefni (3 atóm): 18 rafeindir (6 rafeindir á hvert atóm).
– Auk þess vegna neikvæðra jóna: 1 rafeind.
Heildarfjöldi valensrafeinda = 5 + 18 + 1 = 24 valensrafeindir.
3. Myndun samgildra tengja og undirbúningur Lewis-bygginga:
- Köfnunarefni myndar tvítengi við eitt súrefnisatómið og eintengi við hin tvö súrefnisatómin.
– Jöfn dreifing neikvæðrar hleðslu milli tveggja súrefnisatóma með einföldum tengjum felur í sér ómun.
Lewis-byggingin fyrir NO₃⁻ er:
„“
O
/
KVEIKT=O
„“
En bæta verður við ómunartákni til að lýsa rafeindaflutningnum.
Niðurstaða
Samgild tengi eru grundvallarhugtak í efnafræði, þar sem atóm deila rafeindum til að ná stöðugleika. Að skilja hvernig á að teikna Lewis byggingar, telja gildisrafeindir og ákvarða lögun sameinda er nauðsynleg færni til að skilja efnafræðileg ferli betur. Með dæmunum hér að ofan er vonast til að lesendur öðlist betri skilning á myndun og eiginleikum samgildra tengja.
