In diesem Artikel werden wir über Ameisensäure-Lewis-Punktstrukturen diskutieren.
Die einfachste Carbonsäure ist Ameisensäure, oft auch als Methansäure bekannt. Seine chemische Formel ist H-COOH, wobei R H oder eine Alkylgruppe sein kann. Es war das erste Mitglied der Familie der Carbonsäuren und ein wesentlicher Schritt in der chemischen Synthese, die in der Natur vorkommt, insbesondere in Ameisen.
Ameisensäure hat eine Molmasse von 46.03 g/mol und einen Siedepunkt von 100.8 Grad, was ungefähr dem eines Wassermoleküls entspricht. Ameisensäure ist eine weiße Flüssigkeit mit einem starken, durchdringenden Gestank. In Wasser und polaren Lösungsmitteln ist es sehr gut löslich. In der Dampfphase und in Kohlenwasserstoffen kommt es als wasserstoffgebundenes Dimer vor.
Die chemische Bindung in Ameisensäure Säure wird hier diskutiert, indem ihre Lewis-Struktur skizziert wird, Verständnis seiner molekularen Geometrie und Hybridisierung.
1. Ameisensäure-Lewis-Struktur:
Lewis-Strukturen, auch als Elektronenpunktstrukturen bekannt, sind zweidimensionale Diagramme, die die Bindungselektronenpaare zwischen Atomen in einem Molekül sowie einsame Elektronenpaare auf einem Atom darstellen, falls vorhanden. Valenzelektronen, die sich in der äußersten Schale eines Atoms befinden, sind für Bindung und Nichtbindung verantwortlich.
Abgesehen von Wasserstoff und Helium geht ein Atom bevorzugt Bindungen mit anderen Atomen ein, bei denen die Valenzschale jedes Atoms acht Elektronen enthält.
Die Stadien beim Skizzieren a Lewis-Struktur sind wie folgt:
Schritt 1: Notieren Sie die elektrische Konfiguration des Atoms und zählen Sie die Gesamtzahl der Valenzelektronen im Molekül.
Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome haben die elektronische Konfiguration [He] 2s2 2p2, 1s1, und [Er] 2s2 2p4, bzw. Infolgedessen haben C, H und O Valenzelektronen von 4, 1 bzw. 6. Ameisensäure besteht aus zwei Wasserstoff- und zwei Sauerstoffatomen. Als Ergebnis hat Ameisensäure eine Gesamtvalenzelektronenzahl von 4 + (1 × 2) + (6 × 2) = 18 Elektronen.
Schritt 2: Wählen Sie als Zentralatom das am wenigsten elektronegative Atom mit der höchsten Gruppenwertigkeit.
Die größte Anzahl von Bindungen, die ein Atom mit anderen Atomen eingehen kann, wird als Gruppenvalenz bezeichnet. C, H und O haben Gruppenwertigkeiten von 4, 1 bzw. 2. Infolgedessen spielt das Kohlenstoffatom die Rolle eines Zentralatoms. H-, O- und OH-Gruppen umgeben das Kohlenstoffatom in der Skelettstruktur von Ameisensäure.
Schritt 3: Richten Sie die Valenzelektronen im Skelett des Moleküls aus.
Der Lewis Struktur der Ameisensäure hat 18 Valenzelektronen, die organisiert werden müssen. Beginnen Sie in erster Linie mit dem Kohlenstoffatom, da es sich um ein Kernatom handelt. Nach der Oktettregel ist das Kohlenstoffatom von acht Elektronen umgeben.
Es wird das Duplet von Wasserstoff beenden, das unmittelbar an das Kohlenstoffatom gebunden ist. Das Kohlenstoffatom und das Sauerstoffatom teilen sich nun vier Elektronen bzw. zwei Elektronenbindungspaare. Es wird zwei einsame Elektronenpaare haben, um sein Oktett (vier Elektronen) zu vervollständigen.
Die folgenden 6 Elektronen werden unter den Kohlenstoffatomen in der OH-Gruppe geteilt. Als Ergebnis ist Ameisensäure wahrscheinlich Lewis-Struktur ist:
Eine Einfachbindung wird durch zwei Bindungselektronen gebildet, während eine Doppelbindung durch vier Bindungselektronen gebildet wird. Dadurch ist die Lewis-Struktur Ameisensäure ist wie folgt:
Eine grundlegende Darstellung des Moleküls ist die Lewis-Struktur. Sie gibt keine Auskunft über die Form des Moleküls oder die Hybridisierung des Atoms im Molekül. Um dies zu erreichen, sind das Konzept der Valenzschalen-Elektronenpaarabstoßung (VSEPR) und die Valenzbindungstheorie erforderlich (VBT).
Wie lässt sich die Lewis-Struktur der salpetrigen Säure mit der Lewis-Struktur der Ameisensäure vergleichen?
Beim Vergleich der Zeichnen der Lewis-Struktur der salpetrigen Säure Zur Ameisensäure-Lewis-Struktur gibt es erhebliche Unterschiede. In der Struktur der salpetrigen Säure gibt es ein zentrales Stickstoffatom, das an zwei Sauerstoffatome und ein Wasserstoffatom gebunden ist. Andererseits zeigt die Ameisensäurestruktur ein Kohlenstoffatom, das an zwei Sauerstoffatome und ein Wasserstoffatom gebunden ist. Diese Variationen führen zu gegensätzlichen chemischen Eigenschaften und Verhaltensweisen zwischen den beiden Säuren.
2. Molekülgeometrie der Ameisensäure:
Die VSEPR-Theorie kann die molekulare Geometrie oder Form vorhersagen. Es befasst sich mit bindenden und nichtbindenden (einsamen Elektronenpaaren) Elektron-Valenzschalen-Elektronenabstoßungen. Das Kohlenstoffatom ist das Grundatom in der Lewis-Struktur von Ameisensäure, mit drei Bindungspaaren und keinem einzelnen Elektronenpaar. Bei der Verwendung der VSEPR-Theorie zur Vorhersage der Struktur eines Moleküls wird die Doppelbindung als ein Bindungspaar behandelt.
Als Ergebnis kann die folgende Tabelle das leicht vorhersagen Struktur der Ameisensäure.
| Allgemeine Formel | Anzahl der Bindungspaare | Molekulare Form/Geometrie |
| AX | 1 | Linear |
| AX2 | 2 | Linear |
| AX3 | 3 | Trigonal planar |
| AX4 | 4 | Tetraeder |
| AX5 | 5 | Trigonale Bipyramide |
| AX6 | 6 | Oktaeder |
Ameisensäure hat eine trigonale planare Architektur um das Kohlenstoffatom herum und eine tetraedrische Geometrie um das Sauerstoffatom herum, hauptsächlich aufgrund von zwei freien Elektronenpaaren und zwei Bindungspaaren, die es enthält.
3. Ameisensäure-Hybridisierung:
Hybridisierung ist der Prozess der Kombination von Atomorbitalen, um Hybridorbitale mit äquivalenter Energie zu erzeugen. Hybridorbitale sind zahlenmäßig mit Atomorbitalen identisch. Um eine kovalente Bindung herzustellen, überlappt das resultierende Hybridorbital mit den Hybridorbitalen anderer Atome oder mit Atomorbitalen.
In Ameisensäure kann die Hybridisierung des Kohlenstoffatoms wie folgt berechnet werden:
Die elektrische Konfiguration des Kohlenstoffatoms im Grundzustand ist [He] 2s22p2. Die Konfiguration des angeregten [He] 2s12p3-Zustands resultiert daraus, dass eines der Elektronen aus dem 2s-Orbital das 2p-Orbital des Kohlenstoffatoms anregt. Da das Kohlenstoffatom drei Sigma-Bindungen mit anderen Atomen bildet, vermischt sich eines der beiden 2s- und zwei 2p-Orbitale an einem der Kohlenstoffatome, um drei sp2-Hybridorbitale zu erzeugen, während eines der p-Orbitale nicht hybridisiert bleibt, was zu einem Pi führt Verbindung mit dem Sauerstoffatom.
Das Kohlenstoffatom ist sp2 hybridisiert und eines der Sauerstoffatome ist ebenfalls sp2 hybridisiert, während ein weiteres an Wasserstoff und Kohlenstoffatom gekoppeltes Sauerstoffatom sp ist3 hybridisiert.
