7 Schritte zur COH2-Lewis-Struktur, Hybridisierung (gelöst!)

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Formaldehyd (COH2), auch Methanal genannt, hat ein zentrales Kohlenstoffatom (C) mit 4 Valenzelektronen, das an ein Sauerstoffatom (O) doppelgebunden und an zwei Wasserstoffatome (H) einfach gebunden ist. Sauerstoff trägt 6 Valenzelektronen bei und jeder Wasserstoff trägt 1 bei, also insgesamt 12 Elektronen. Die Lewis-Struktur weist eine C=O-Doppelbindung und zwei CH-Einfachbindungen auf, ohne freie Elektronenpaare am Kohlenstoff und zwei freie Elektronenpaare am Sauerstoff. COH2 weist eine trigonal-planare Geometrie um das Kohlenstoffatom mit Bindungswinkeln von etwa 120° auf, was auf eine sp²-Hybridisierung hinweist. Das Molekül ist aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds zwischen C (2.55), O (3.44) und H (2.20) polar, was sich auf seine Reaktivität und Verwendung als Industriechemikalie auswirkt.

COH2 ist eine organische Verbindung, die allgemein als Formaldehyd bekannt ist und deren IUPAC-Nomenklatur als Methanal steht. Dieses stechend riechende Gas ist hochgiftig und reizt beim Einatmen Lunge, Augen und Haut.

Die COH2-Lewis-Struktur wird jedoch immer noch häufig für verschiedene Reaktionen zur Konservierung von Geweben, Antiinfektiva, Klebstoffen usw. verwendet.

COH2-Lewis-Struktur
COH2-Lewis-Struktur

Wie zeichnet man COH2 Lewis-Struktur?

COH2 Lewis-Struktur ist eine elektronische Skelettdarstellung eines Moleküls, die Auskunft über die Anzahl der Bindungen, Bindungsarten, freien Elektronenpaare, seine Resonanzstruktur usw. gibt. Dies liefert die von der jeweiligen Molekülformel angenommene Skelettstruktur.

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Molekulare Darstellung von COH2 für wikipedia

Methoden zu COH ziehen2 Lewis-Struktur :

  • Zählen Sie die Gesamtzahl der Valenzelektronen, die von allen konstituierenden Atomen verfügbar sind.
  • C hat die elektronische Konfiguration: [He]2s22p2 , O elektronische Konfiguration : [He]2s22p4 und H elektronische Konfiguration: 1s1 . Insgesamt stehen also 12 Valenzelektronen zum Aufbau der Lewis-Punkt-Struktur zur Verfügung.
  • Als Zentralatom wird ein Zentralatom mit der geringsten Elektronegativität gewählt. Elektronegativität von C = 2.55, H = 2.2 und O = 3.44. In diesem Fall und bei den meisten organischen Verbindungen mit Kohlenstoff wird jedoch C als Zentralatom gewählt, da es aufgrund seiner Verkettungseigenschaft vier Bindungen bilden kann, während H nur ein Bindungspaar und Sauerstoff nur zwei Bindungspaare bilden kann .
  • Jedes konstituierende Atom nimmt 8 Elektronen auf, um sein Oktett zu füllen, vorausgesetzt, es handelt sich nicht um Atome mit erweiterter Valenzschale oder Atome mit Elektronenmangel und einer Kovalenz von weniger als 4.
  • Von jedem Atom wird eine Einfachbindung mit den Valenzelektronen zu den benachbarten Atomen gezogen.
  • Da sich um das Zentralatom nur 3 Atome befinden, kann das Oktett aus C und O nur vervollständigt werden, wenn eine Doppelbindung zwischen C und O entsteht. Dabei bleiben 4 Elektronen übrig, die nicht an der Bindungsbildung teilnehmen und somit als einsame Elektronenpaare an O-Atomen existieren.

Hinweis: Elektronenarme Elemente, dh mit einer Kovalenz von weniger als 3 oder Elementen mit einer Kovalenz von mehr als 4, verletzen die Oktettregel, da sie entweder weniger Subshell oder erweiterte Subshell haben, um Elektronen aufzunehmen. Z.B. H2, SF6

Schritt für Schritt Aufbau von COH2  Lewis-Struktur :

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COH2 Lewis-Punktstrukturbildung.

COH2 Lewis-Struktur formale Gebühr:

Die formale Ladung gibt Auskunft über die elektronische Ladung, die von jedem konstituierenden Atom in der Lewis-Punktstruktur erworben wird.

Die Kenntnis der formalen Ladung jedes Atoms gibt eine klare und vollständige Darstellung des Moleküls.

Im Allgemeinen kann die formelle Gebühr mathematisch durch die Formel berechnet werden:

Formalladung = (Anzahl der Valenzelektronen in einem freien Atom des Elements) – (Anzahl der freien Elektronen am Atom) – (Anzahl der Bindungen zum Atom)

Außerdem: Ladung auf dem Molekül = Summe aller Formalladungen.

Formelle Anklage von Ha ,Hb  = 1 – 0 – 1 = 0

Formelle Gebühr von C = 4 – 0 – 4 = 0

Formgebühr von O = 6 – 4 – 2 = 0

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Formelle Ladung, die den konstituierenden Atomen zugeordnet ist.

COH2 Lewis-Struktur Resonanz:

COH2 Lewis-Struktur hat 3 verschiedene Resonanzstrukturen, die unten gezeigt werden.

Die Pi-Elektronen können sich delokalisieren, da sie im Vergleich zu sigma-gebundenen Elektronen weniger stark von Atomen gehalten werden. Je mehr Resonanzstrukturen vorhanden sind, desto größer ist die Resonanzenergie und desto größer ist ihre Stabilität.

Die ersten 3 Resonanzstrukturen zeigen, wie pi-Elektronen über die C- und O-Atome delokalisieren, wodurch die Doppelbindung teilweise auch eine Doppelbindung mit Einfachbindungscharakter wird.

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Resonanzstruktur, die Elektron zeigt Delokalisierung.

COH2 Lewis-Struktur-Oktett-Regel:

COH2 Lewis-Struktur C und O folgen der Oktettregel.

Jedes konstituierende Atom hat ein vollständiges Oktett, wobei H nur 2 Valenzelektronen in seiner äußersten Schale enthält, was eine Ausnahme darstellt, da es keinen Raum/Schalen zur Aufnahme von Elektronen hat. Auch seine Kovalenz ist 2.

COH2 Valenzelektronen :

Elektronische Konfiguration von C: [He]2s22p2

Elektronische Konfiguration von O: [He]2s22p4

Elektronische Konfiguration von H: 1s1

Kohlenstoff hat 4 Valenzelektronen, Sauerstoff hat 6 Valenzelektronen und Wasserstoff hat 1 Valenzelektron. Es gibt 2 H-Atome, also insgesamt 2 Valenzelektronenbeitrag von H.

Wir haben also insgesamt 4+6+2 = 12 Valenzelektronen. Diese 12 Valenzelektronen bilden die vollständiges Oktett der COH2-Lewis-Struktur.

COH2 Lewis-Struktur hat insgesamt 12 Valenzelektronen.

COH2 Lewis-Struktur Einzelpaare:

Es gibt 2 einsame Elektronenpaare, die sich auf dem O-Atom befinden. C hat nur Bindungspaare und H hat auch nur Bindungspaare von Elektronen.

COH2 Lewis-Struktur hat 2 freie Paare von Elektronen, die auf O-Atomen sitzen.

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Einsame Elektronenpaare, dargestellt durch 4 Punkte am O-Atom.

COH2 Lewis-Struktur-Hybridisierung:

Elektronische Grundzustandskonfiguration von C: [He]2s22px12p1y2pz

Elektronische Grundzustandskonfiguration von O: [He]2s22p2x2p1y2p1z

Elektronische Grundzustandskonfiguration von H: 1s1

Elektronische Konfiguration des angeregten Zustands von C: [He]2s12px12p1y2p1z

C erfährt sp2 Hybridisierung, bei der seine s- und 2 p-Hybridorbitale ein Elektron enthalten, das sich jeweils mit 2 H- und 1 O-Hybridorbitalen paart, das verbleibende Elektron von 2pz Das Hybridorbital bildet eine Pi-Bindung mit einem der einfach besetzten p-Hybridorbitale von OH. H bildet eine Sigma-Bindung.

Aus der elektronischen Konfiguration von O geht hervor, dass eines der einfach besetzten 2p-Orbitale eine Sigma-Bindung bildet, indem es mit dem Sigma-Orbital von c entlang seiner Kernachse überlappt.

Das andere einfach besetzte 2p-Orbital von O erfährt eine seitliche Überlappung, um eine Pi-Bindung zu bilden, wie im Lewis-Strukturdiagramm gezeigt. Die beiden nicht hybridisierten s und eines der 2p-Prbitale mit gepaarten Elektronen existieren als einsame Elektronenpaare auf O.

Insgesamt hat O p2 Hybridisierung, C hat sp2 Hybridisierung.

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COH2 Lewis-Struktur Hybridisierung zusammen mit der erworbenen Form Trigonal planar

COH2 Lewis-Struktur Form:

Aus der obigen Diskussion seiner Hybridisierung nimmt es eine trigonale planare Struktur an, bei der alle Atome auf einer Ebene liegen, und seine Form ähnelt fast der eines gleichseitigen Dreiecks.

Das Zentralatom ist wie ein gleichseitiges Dreieck von 3 Atomen an der Peripherie umgeben. Die anderen Atome als das Zentralatom werden auch als periphere Atome bezeichnet.

COH2 Lewis-Strukturwinkel:

COH2 nimmt mit 120 eine trigonale planare Form an0 Bindungswinkel, der gut begründet ist, da es sich um einen sp handelt2 hybridisiertes Molekül.

Ist COH2 Lewis-Struktur polar oder unpolar?

COH2 Lewis-Struktur ist ein polares Molekül. Es kann anhand ihrer Elektronegativitätsdifferenz erklärt werden, welches O-Atom in diesem Fall die höchste Elektronegativität aufweist. O mit X = 3.44 zieht die Elektronendichte von C am höchsten zu sich selbst, was wiederum die Elektronendichte von H zu C zieht, wodurch H teilweise positiv wird.

Dadurch wird C leicht positiv geladen und O erhält eine teilweise negative Ladung, wodurch eine Ladungstrennung zwischen den beiden Enden des Moleküls entsteht. Dies führt zu einer Dipolbildung, die für die polare Natur des Formaldehydmoleküls verantwortlich ist.

X= steht für Elektronegativitätsgröße

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Der Pfeil zeigt den Dipolmomentvektor an.

Ist COH2 Lewis-Struktur ionisch ?

COH2 Lewis-Struktur ist ionischer Natur.

Da O eine größere Elektronegativität O = 3.44 hat, zieht es die Elektronendichte von C mit einer Elektronegativität von C = 2.55 zu sich selbst, was wiederum die Elektronendichte von H [H = 2.22] zu C zieht, wodurch H teilweise positiv wird.

Dadurch wird C leicht positiv geladen und O erhält eine teilweise negative Ladung, wodurch eine Ladungstrennung zwischen den beiden Enden des Moleküls entsteht, wodurch das Molekül ionisch wird.

COH2 Löslichkeit der Lewis-Struktur:

Aufgrund seiner polaren Natur ist es vollständig wasserlöslich und in polaren Lösungsmitteln wie Aceton, Ether, Ethanol geringfügig löslich.

  • Wasser – vollständig löslich
  • Aceton – löslich
  • Ether – Teilweise löslich
  • Chloroform – Nicht mischbar

Ist COH2 Lewis-Struktur symmetrisch oder asymmetrisch?

COH2 Lewis-Struktur ist ein symmetrisches Molekül. Wenn eine Spiegelebene durch eine C = O-Bindung geführt wird, erzeugt sie ein identisches Spiegelbild, bei dem beide H, wenn sie beobachtet werden, nicht voneinander unterschieden werden können.

Seine Punktgruppe ist C2v ähnlich wie bei einem H2O-Molekül.

Ist COH2 Lewis-Struktur sauer oder basisch?

COH2 Lewis-Struktur ist eine sehr schwache Säure. Es wirkt saurer, wenn es in festen Polymerformen vorliegt. Im gasförmigen Zustand ist es von Natur aus ziemlich basisch.

Fazit:

COH2 Lewis-Struktur ist ein symmetrisches trigonales Molekül, das als Formalin in biologischen Systemen und medizinischen Bereichen weit verbreitet ist.

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