Чертаене на Люисови структури

В това видео ще разгледаме построяването на Люисови диаграми, които вероятно вече са ти познати. Те са хубав начин да визуализираме как атомите в една молекула се свързват един с друг и какви несподелени двойки валентни електрони може да имат различни атоми. Да започнем с един пример, а после ще изведем някои правила за изготвянето на тези Люисови диаграми. Първият пример, който ще разгледаме, е силициев тетрафлуорид, а тетрафлуорид е просто друг начин да кажем четири флуорни атома. Тетрафлуорид. Първата стъпка е да се запитаме кои електрони ни интересуват. Ако имаме предвид електроните, които вероятно ще реагират, то това са валентните електрони или съкратено V.E. Нека първо помислим колко общо валентни електрони има в силициевия тетрафлуорид. За да определим това, можем да видим колко валентни електрона има силицият, а след това колко валентни електрона има всеки от флуорните атоми, все едно това са просто свободни или неутрални атоми, а след това умножаваме това по четири, понеже има четири флуорни атома. Ще покажа периодичната таблица на елементите. И тук виждаш, че при слицият външен слой е третият слой и в този трети слой има един, два, три, четири валентни електрона. Силицият има четири валентни електрона към тях ще добавим валентните електрони на четирите флуорни атома. Свободен, неутрален флуорен атом – външният му слой е втори слой и в този външен слой има един, два, три, четири, пет, шест, седем електрона. Всеки от тези флуорни атоми има по седем валентни електрона, като имаме четири флуорни атома. Тоест една молекула силициев тетрафлуорид ще има 4 + 28 валентни електрони. Това дава общо 32. Следващата стъпка е да помислим как тези атоми може да са конфигурирани. И като общо правило ще поставим най-слабо електроотрицателния атом, който не е водород, в центъра. Говорихме за това преди, но можеш да видиш и от периодичната таблица на елементите, че флуорът всъщност е най-електроотрицателният елемент затова ще поставим силиция в центъра и ще оставим флуора като краен атом, ето някъде тук отвън. Да направим това. Да поставим силиция в центъра и после да поставим четири флуора някъде. Ще поставим един флуорен атом тук, един флуорен атом тук, един флуорен атом тук и един флуорен атом тук. Следващата стъпка е – просто казваме, за простота, че имаме само единични връзки между силиция и всеки от флуорните атоми. Нека направим това. Една връзка, връзка, връзка, връзка. Всяка от тези ковалентни връзки, всяка от тези чертички в Люисовата диаграма представлява два електрона. Например тази тук, която правя в жълто, представлява два електрона, които са общи за този флуор и за този силиций. Тази чертичка представлява други два електрона, които са споделени между този флуор и силиция. Това са други два електрона, които са споделени между този флуорен атом и този силициев атом. Това са други два електрона, споделени между този флуорен атом и силиция. Дотук колко електрона отчетохме? Всяка от тези чертички представлява два електрона, така че два, четири, шест, осем електрона. Ако извадим осем от общия брой, тогава ни остават 24 електрона, които трябва да отчетем – 24 валентни електрона. Общото ни правило ще е да опитаме да поставим тези електрони при крайните атоми с цел крайните атоми да имат по осем валентни електрона всеки. По принцип опитваме да постигнем октетното правило за всеки атом, освен за водорода. За водорода ни трябват само два електрона във външния слой. Но за флуора искаме да получим осем електрона. Той вече има два електрона, които споделя със силиция, така че му трябват още шест – нека да ги добавим. Два, четири, шест. Нека направим това отново и за този флуорен атом. Два, четири, шест. Да го направим отново и за този флуорен атом. Два, четири, шест. И последно, но не и по важност, и за този флуорен атом. Два, четири, шест. Колко още електрона разпределихме? Шест в този флуорен атом, шест в този, шест в този флуорен атом и шест в този флуорен атом – това са шест по четири, така че сега разпределихме още 24 електрона. Вече използвахме всичките си валентни електрони. Това е добре, понеже искахме да разпределим всички валентни електрони. Искаме да ги представим някак в тази Люисова диаграма. Следващото нещо, което да проверим, е колко удовлетворени са различните атоми спрямо октетното правило. Вече видяхме, че флуорните атоми се "чувстват" доста добре. Всеки от тях има по шест електрона, които не участват в химична връзка, и може да сподели по два електрона, които са във връзка, така че всеки от тях се "чувства" така, сякаш има осем външни електрона, осем валентни електрона около себе си. А силицият участва в четири химични връзки. Всяка от тези връзки има по два електрона, така че силицият също е удовлетворен спрямо октетното правило. Така че можем да сме сигурни, че това е Люисовата диаграма, понякога наричана Люисова структура, за силициевия тетрафлуорид. И за да осмислим какво точно направихме, ще ти дам тези стъпки, но се надявам, че ще ги сметнеш за логични. Затова не исках да ти ги показвам в началото. Както видя, стъпка едно беше да намерим общия брой валентни електрони. Направихме това. Това са четирите електрона от силиция и 28-те електрона от флуорните атоми. После трябва да добавим един електрон за всеки отрицателен заряд и да извадим един електрон за всеки положителен заряд. Тук не беше нужно да правим това, понеже това е неутрална молекула. После ни казват да изберем кой да бъде централният атом, който трябва да е най-малко електроотрицателният, без водорода. Затова избрахме силиция, понеже флуорът е най-електроотрицателният атом. И после начертахме връзките. Видяхме, че във връзките разпределихме осем електрона, които извадихме от общия брой електрони, получени в стъпка едно. Целта е да проследим броя валентни електрони, които разпределяме. И после ни останаха 24 електрона. Следващата стъпка ни казва да поставим валентните електрони при крайните атоми. Тук разпределихме тези несподелени електронни двойки при различните флуорни атоми, при което им дадохме още по шест електрона, така че за всички атоми да е изпълнено октетното правило. И после извадихме този брой от общия брой електрони в стъпка две, за да ги отчетем и да се уверим, че използваме всички електрони. Това ни казват и тук: извади електроните от общия брой електрони в стъпка две. И после видяхме, че всичките ни електрони вече са разпределени. Но в стъпка четири ни казват, че ако е необходимо, можем да поставим всички оставащи електрони при централния атом. Не беше нужно да правим това в този пример. Ако централният атом има октет или надвишава един октет, обикновено сме готови. В този случай той имаше октет, така че бяхме готови. И накрая ни казват, че ако централният атом няма октет, трябва да направим кратни връзки. В този случай успяхме да останем само с единични връзки, но в бъдещи примери ще видим някои от тези по-сложни стъпки. Ще приключим тук и ще се видим със следващ пример.