Решен пример: Люисова диаграма на формалдехид (CH₂O)

В това видео ще се упражняваме да създаваме Люисови диаграми и, в частност, ще опитаме да построим Люисовата диаграма за формалдехида. Формалдехидът има един въглерод, два водорода и един кислород, СН2О. Спри видеото и опитай. Опитай да построиш Люисова структура, или Люисова диаграма, за формалдехида. Добре, сега да направим това заедно. Първата стъпка – в предишно видео видяхме това – е да определим всички валентни електрони за тази молекула. Искаме да намерим броя на валентните електрони. Причината да направим това е, че когато правим люисовата структура, трябва да използваме всички валентни електрони. И за да намерим колко общо валентни електрони имаме, можем да разгледаме периодична таблица а елементите. Виждаме, че въглеродът принадлежи на втори период, така че втори слой е външният му слой. И в този слой той има един, два, три, четири валентни електрона. Въглеродът има четири валентни електрона. Един неутрален свободен водороден атом има един валентен електрон, но тук имаме два водородни атома, така че това са два пъти по едно. Кислородът също е във втори период и във втори слой той има един, два, три, четири, пет, шест валентни електрона. Тоест общо валентните електрони в тази молекула са четири плюс две, което е шест, плюс шест, което е равно на 12 валентни електрона. Следващата стъпка е да направим люисовата структура. Да опитаме да начертаем единичните връзки. Сега е много важно да определим кой е централният атом. Правилото е, че това е най-слабо електроотрицателният атом, който не е водород. Това трябва да е централният ни атом. Можем да изключим водорода. Между въглерода и кислорода – знаем, че кислородът е един от най-електро- отрицателните атоми, един от най-електро- отрицателните елементи в периодичната система. Много е близо до флуора. Тоест въглеродът е добър кандидат за централен атом. Да поставим въглерода тук и после да поставим другите атоми около него. Можем да ги наречем крайни атоми. Да поставим кислорода тук, а после имаме два водородни атоми. Един водороден атом тук, един водороден атом тук. Ще начертая връзките. Това е единична връзка. Тя съответства на два валентни електрона. Тук има два валентни електрона. И тук има два валентни електрона. Използвах два, четири, шест валентни електрона. Ако извадя шест валентни електрона, сега ми остават още шест валентни електрона, шест валентни електрона. Следващата стъпка е да разпределим оставащите валентни електрони, като се опитваме да постигнем октетното правило за атоми, които не са водород, а за водорода да опитаме да имаме два валентни електрона. Значи разпределяме оставащите валентни електрона. Добре, нека започнем с кислорода. Този кислороден атом вече има тези два електрона, които са споделени. За да запълни електронната си обвивка той има нужда от още шест електрона. Нека му дадем шест електрона. Един, два, три, четири, пет, шест. Току-що изразходих останалите ни шест валентни електрона. Нямам повече, които да използвам, но да видим как стоят нещата с другите атоми. Водородът споделя тези два електрона, които са в тази ковалентна връзка, така че се чувства добре. Той може да се направи, че има запълнен външен слой, понеже външният му слой е само този единичен първи слой, който е запълнен с два електрона. Същото нещо важи и за другия водороден атом. Поне крайните атоми, кислородният и двата водородни, имат "чувството", че имат изцяло запълнен външен слой. Но после, в четвъртата стъпка, разглеждаме централния атом. Да се фокусираме върху централния атом и дали ни трябват повече връзки, или дали трябва да правим нещо интересно тук. За този въглероден атом виждаме, че той има два, четири, шест електрона около себе си, но би искал да има осем. Въглеродът би искал да има запълнен външен слой, а как можем да направим това? Можем да добавим още връзки. Откъде могат да дойдат връзките? Би могло от някоя несподелена електронна двойка. Единствените несподелени електронни двойки се намират при този кислороден атом. Ами ако вземем, да кажем, тази несподелена електронна двойка, и направим друга ковалентна връзка с тези електрони? Тогава Люисовата ни диаграма ще изглежда ето така. Мога да я преработя. Имаме въглеродния атом, имаме трите оригинални ковалентни връзки, имаме водород, водород, а после имаме кислороден атом ето тук, а сега образувахме нова ковалентна връзка, ето така, а после имаме тези две несподелени електронни двойки около кислорода. Нека начертая това. Два електрона, после още два електрона при кислорода. И това изглежда доста добре, понеже кислородът пак има осем електрона в обвивката си, четири от тях са в несподелени електронни двойки, а после четири електрона са в тази двойна връзка, които са споделени. Водородните атоми пак имат по два електрона. Те могат да споделят електроните във всяка от тези ковалентни връзки. И сега въглеродът участва в... можеш да разглеждаш това като четири ковалентни връзки, две единични връзки и една двойна връзка, всяка от които има по два електрона, така че електронната му обвивка е запълнена с 8 електрона. И това изглежда доста добре – това е една логична Люисова структура, или Люисова диаграма, за формалдехида.