3.3

Apakah Anda pernah Bertanya-tanya mengapa garam cepat larut dalam air, sedangkan minyak tidak? Mengapa Ketika Anda membuka minuman kaleng ringan terbentuk gelembung? mengapa segelas air fizzes email ketika dijatuhkan kedalam Tablet Alka-Seltzer ? Apa yang membuat hal ini terjadi di tingkat submicroscopic Itu? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan , Anda perlu tahu lebih banyak tentang struktur air, termasuk melakukan pengaturan spasial Atom dalam molekul air. Tujuannya adalah untuk menggambarkan struktur tiga dimensi senyawa molekul: seperti air.

Sebelumnya bahwa kita melihat Ketika beberapa unsur membentuk ikatan ionik dan kovalen, mereka kehilangan atom, atau berbagi elektron. Ini berpendapat Peran Penting untuk elektron dalam kimia. Namun, ahli kimia Itu Telah menemukan untuk elemen lebih, beberapa elektron lebih berpengaruh dalam pembentukan ikatan kimia daripada yang lain . Klorin memiliki 17 elektron, misalnya, hanya tujuh yang Penting dalam memprediksi bagaimana klorin akan obligasi. Belerang I memiliki 16 elektron, hanya enam yang penting; fosfor memiliki 15 elektron, hanya lima yang penting. Kimiawan Melihat Bahwa Elektron penting, disebut valensi elektron, yang sama jumlahnya dengan "sekelompok" nomor elemen. Sebagai contoh, unsur non logam dalam kelompok VII A (F, Cl, Br, dan I) Memiliki tujuh elektron valensi, Mereka dalam kelompok VI A (O, S, dan Se) memiliki enam elektron valensi , termasuk dalam kelompok V A(N dan P) , dan Carbon (C)termasuk dalam kelompok IV A memiliki empat electron valensi.

Definisi yang lebih elektron valensi yang diperlukan, dan penjelasan mengapa klorin memiliki tujuh, enam sulfur, dan sebagainya, akan harus menunggu sampai Anda mempelajari lebih lanjut tentang atom teori dalam Bab 11. Untuk saat ini, itu sudah cukup untuk mengetahui jumlah elektron valensi untuk setiap atom bukan logam dan Bagaimana Mereka Apakah Digunakan Tahu untuk Jelaskan pola ikatan Atom-atom dari non logam. Elektron valensi untuk unsur dapat digambarkan sedang visual dalam elektron-dot simbol. (Simbol Elektron-dot yang Dikenal dengan nama lain, memperlakukan termasuk elektron-dot struktur, diagram elektron-dot, dan Lewis elektron-dot simbol.) Sebuah elektron-dot simbol yang menunjukkan elektron valensi klorin adalah tujuh

Simbol Elektron-dot berasal oleh elektron valensi Menempatkan (Diwakili oleh titik) ke kanan, kiri, atas, dan bawah simbol elemen. Mulai di Setiap empat ini sisi, kita menempatkan satu titik pada suatu waktu Sampai Ada yang sampai empat elektron tidak berpasangan di sekitar simbol. Membual lebih dari empat elektron valensi untuk atom, yang tersisa elektron ditambahkan satu per satu untuk elektron tidak berpasangan untuk membentuk hingga empat pasang.

Tidak ada set konvensi untuk penempatan elektron berpasangan dan tidak berpasangan sekitar simbol. Misalnya, simbol elektron-dot untuk Atom klorin Bisa menjadi

Ada Tampaknya menjadi sesuatu yang khusus tentang delapan elektron valensi Memiliki (Sering disebut oktet elektron). Sebagai contoh, Gas mulia (kelompok 8A) Punya oktet elektron (kecuali untuk helium, yang hanya memiliki dua elektron keseluruhan), dan Mereka begitu stabil Bahwa Mereka jarang membentuk ikatan kimia dengan atom lain.

Ketika Atom selain Atom gas mulia membentuk ikatan, mereka sering memiliki delapan elektron di sekitar mereka secara penuh. Sebagai contoh, elektron yang tidak berpasangan dari atom klorin Seringkali Dengan Sebuah pasangan elektron yang tidak berpasangan dari atom lain untuk membentuk satu ikatan kovalen. ini Memberikan atom klorin oktet dari delapan elektron di sekitarnya: dua dari dua elektron Ikatan kovalen dan enam dari tiga pasangan mandiri IMS. Jelaskan mengapa hal ini membantu kita gas klorin yang Terdiri dari Cl 2 molekul.

Catatan Bahwa setiap atom klorin dalam Cl2 memiliki oktet elektron. Rupanya, formasi dari oktet elektron mengarah ke stabilitas.

Cara ini menggambarkan molekul-menggunakan simbol-simbol elemen 'untuk Mewakili Atom dan menggunakan titik-titik untuk Mewakili elektron valensi-disebut struktur Lewis. kovalen Obligasi biasanya kita Diwakili oleh garis dalam struktur Lewis, sehingga struktur Lewis dari Cl 2 molekul dapat memiliki salah satu dari dua bentuk:

Pasangan non-ikatan elektron disebut pasangan mandiri. Setiap atom klorin dalam Cl 2 molekul memiliki 1 ikatan dan 3 pasangan mandiri kovalen.

Beberapa Atom tidak membentuk oktet elektron Ketika Mereka obligasi. Misalnya, hidrogen atom membentuk satu ikatan, Mencapai Total dua elektron di sekitar mereka. Alasannya adalah Alasan yang mirip dengan Atom satu klorin membentuk ikatan kovalen dan tiga lone Memiliki pasang. Atom helium, yang merupakan salah satu gas mulia sangat stabil, memiliki dua elektron. Ketika salah satu Atom hidrogen membentuk ikatan kovalen, Mereka mendapatkan dua elektron di sekitar mereka, atom seperti helium. Mengetahui Bahwa Atom hidrogen membentuk satu ikatan kovalen dan Yang atom membentuk klorin Memiliki satu ikatan dan tiga pasangan mandiri Membantu kita untuk membangun Lewis

struktur untuk molekul hidrogen klorida, HCl:

Seperti klorin, unsur-unsur lain dalam grup 7A elektron valensi Juga memiliki tujuh, jadi

simbol elektron-dot mereka mirip dengan itu klorin. The berpasangan dot dapat Ditempatkan di mana saja dari keempat sisi masing-masing simbol.

Untuk obtener oktet elektron, dalam Atom asli Cenderung membentuk senyawa dalam Yang Mereka memiliki satu ikatan dan tiga pasangan mandiri. Perhatikan bagaimana struktur Lewis dari hidrogen fluorida, HF (digunakan dalam pemurnian uranium), hidrogen bromida, HBr (a iodida farmasi menengah), dan hidrogen, HI (digunakan untuk membuat garam yodium) menyerupai struktur hidrogen klorida. Yang Mereka memiliki satu ikatan dan tiga pasangan mandiri. Perhatikan bagaimana struktur Lewis dari hidrogen fluorida, HF (digunakan dalam pemurnian uranium), hidrogen bromida, HBr (a iodida farmasi menengah), dan hidrogen, HI (digunakan untuk membuat garam yodium) menyerupai struktur hidrogen klorida

Unsur-unsur non logam dalam kelompok 6A (oksigen, belerang, dan selenium) Memiliki Dengan Atom enam elektron valensi:

(Titik-titik berpasangan dapat Ditempatkan di Setiap Dua dari empat sisi masing-masing simbol.) Ini elemen biasanya kita memperoleh oktet dengan membentuk dua ikatan kovalen dan dua pasangan mandiri, seperti dalam air, H 2 O, dan hidrogen sulfida, H 2 S.

Nitrogen dan fosfor, yang berada dalam kelompok 5A, memiliki Atom Dengan lima valensi elektron:

Mereka membentuk tiga ikatan kovalen tiga berpasangan pasangan elektron dan mereka Mencapai oktet elektron di sekitar masing-masing atom. Amonia, NH3, dan fosfor triklorida, PCl 3 molekul adalah contoh.

Karbon, dalam kelompok 4A, empat elektron tidak berpasangan yang Anda miliki dalam simbol elektron-dot Its. Bisa ditebak, Atom karbon mampu membentuk ikatan kovalen empat (tanpa lone pasang). Contohnya termasuk metana, CH 4, komponen utama gas alam, dan etana, C 2 H 6, dan propana, C 3 H 8, yang juga ditemukan di gas alam, tetapi lebih kecil kuantitas.

Metana, etana, dan propana adalah Hidrokarbon, senyawa Itu hanya Mengandung karbon dan hidrogen. Bahan bakar fosil yang kita bakar untuk memanaskan Itu rumah kami, memasak makanan kita, dan kekuatan mobil kami, yang Terutama Hidrokarbon. Sebagai contoh, gas alam adalah Campuran sebuah dari Hidrokarbon Dengan dari satu sampai empat karbon, dan bensin mengandung hidrokarbon dengan molekul 6-12 karbon. Seperti Hidrokarbon Dijelaskan di atas,

banyak senyawa di alam Mengandung Penting untuk tulang punggung karbon-karbon obligasi. Senyawa ini disebut senyawa organik, dan studi karbon senyawa berbasis disebut kimia organik.

Tabel 3.1 menunjukkan simbol elektron-dot untuk Atom bukan logam dan daftar PALING mereka pola ikatan umum. Catatan Bahwa jumlah dari jumlah obligasi dan lone selalu empat pasang untuk elemen Dalam tabel ini.

Atom dapat membentuk ikatan ganda, di mana empat elektron dibagi antara Atom. Ikatan ganda yang Diwakili oleh garis ganda dalam struktur Lewis. Sebagai contoh, dalam sebuah molekul karbon dioksida, CO 2, setiap atom oksigen memiliki dua obligasi untuk PLTU aCatatan Bahwa setiap atom di CO2 masih Memiliki pola ikatan Paling Umum Its. batubara atom memiliki empat ikatan dan tidak ada pasangan mandiri, dan Atom oksigen Memiliki dua ikatan dan dua pasangan mandiri.

Ikatan rangkap tiga, Di manakah enam elektron dibagi antara dua atom, kurang umum dari ikatan ganda, tetapi Mereka ada di molekul diatomik seperti molekul nitrogen, N2. Ikatan rangkap tiga ini setiap atom nitrogen Memberikan pola ikatan PALING umum ITS tiga obligasi dan satu pasangan elektron bebas.tom

Teks ini menjelaskan dua cara untuk membangun struktur Lewis dari rumus kimia. Dalam bab ini, Anda akan menemukan Bahwa struktur Lewis bagi banyak Zat umum dapat ditarik dengan memberikan setiap jenis atom nomor PALING umum ITS ikatan kovalen dan pasangan mandiri. Anda akan belajar untuk prosedur yang lebih luas berlaku untuk menggambar Lewis struktur dalam Bab 12. Untuk ilustrar bagaimana struktur Lewis dapat ditarik dengan menggunakan informasi pada Tabel 3.1, mari mengetahui struktur Lewis metanol, CH3OH, Yang Sering disebut metil alkohol atau alkohol kayu. Methanol adalah cairan beracun yang digunakan sebagai pelarut.

Ketika menggambar struktur Lewis STI, kita asumsikan atom karbon itu akan Memiliki empat obligasi (Diwakili oleh empat baris), atom oksigen akan Memiliki dua ikatan dan dua lone pasangan, dan masing-masing atom hidrogen akan memiliki satu ikatan.

Metanol merupakan alkohol, yang merupakan kategori senyawa organik, bukan hanya senyawa memabukkan di Un minuman tertentu. Alkohol adalah senyawa organik yang memiliki satu atau lebih kelompok -OH terikat pada gugus hidrokarbon (kelompok itu hanya memiliki karbon dan hidrogen). Etanol, C 2 H 5 OH, adalah roh dalam minuman beralkohol (lihat 3.1 Topik Khusus: Memabukkan Cairan dan Otak), sedangkan semangat dalam menggosok Biasanya Alkohol adalah 2-propanol (Gambar 3.9). Alkohol ini juga disebut metil alkohol, CH3OH, etil alkohol, C 2 H 5 OH, dan isopropil alkohol, C 3 H 7 OH.

Gambarkan struktur Lewis untuk masing-masing rumus berikut: a. fosfin, PH3 (digunakan untuk membuat semikonduktor) b. hypochlorous acid, HOCl (digunakan untuk pemutih tekstil) c. CFC-11, CCl 3 F (digunakan sebagai refrigeran) d. C 2 H 2, asetilena (dibakar dalam obor asetilin) larutan a. Fosfor atom ikatan kovalen biasanya kita Memiliki tiga dan satu pasangan elektron bebas, dan Atom hidrogen memiliki satu ikatan kovalen dan tidak ada pasangan mandiri. Berikut Lewis Struktur untuk PH3 Memberikan masing-masing pola ikatan STI Atom ini paling umum.

b. Atom hidrogen memiliki satu ikatan kovalen dan tidak ada pasangan mandiri, Atom oksigen ikatan kovalen biasanya kita Memiliki dua pasangan mandiri dan dua, biasanya kita Atom dan klorin memiliki satu ikatan kovalen dan tiga pasangan mandiri.

c. Karbon Atom empat ikatan kovalen biasanya kita Memiliki dan tidak ada pasangan mandiri. ftor atom dan klorin biasanya kita memiliki satu ikatan kovalen dan tiga pasangan mandiri. itu fluor atom dapat diletakkan di mana saja dari keempat posisi di sekitar atom karbon.

d. Atom karbon membentuk empat ikatan Dengan Tidak pasangan mandiri, dan membentuk Atom hidrogen dengan satu ikatan ada pasangan mandiri. Untuk Mencapai pola ikatan ini, harus ada Antara tiga ikatan Carbon Atom.

Gambarkan struktur Lewis untuk masing-masing rumus berikut: a. triiodida nitrogen, NI 3 (meledak di Touch Sekecil) b. hexachloroethane, C 2 Cl 6 (digunakan untuk membuat bahan peledak) c. hidrogen peroksida, H 2 O 2 (antiseptik umum) d. etilena (atau etena), C 2 H 4 (digunakan untuk membuat polyethylene)

Bentuk molekul Struktur Lewis yang Berguna untuk menunjukkan bagaimana Atom dalam molekul dihubungkan oleh ikatan kovalen, tetapi Mereka Tidak selalu memberikan gambaran yang jelas tentang bagaimana Atom adalah diatur dalam ruang. Sebagai contoh, struktur Lewis untuk metana, CH 4, menunjukkan empat ikatan kovalen yang menghubungkan inti ke Atom Karbon atom hidrogen:

Namun, struktur Lewis ini tampaknya menunjukkan bahwa lima Atom semua terletak di bahwa pesawat yang sama dan sudut Antara Atom semua 90 ° atau 180 °. Hal ini tidak benar. Bentuk sebenarnya dari molekul dapat lebih akurat Diprediksi oleh Mengenali Itu bermuatan negatif elektron membentuk ikatan kovalen dan itu pasangan mandiri saling tolak lainnya. OLEH KARENA ITU, Susunan paling stabil dari kelompok elektron-molekul adalah Itu Menyimpan membentuk kelompok jauh dari satu sama lain sebanyak mungkin. Cara terbaik untuk menjaga muatan negatif untuk empat ikatan kovalen dalam metana a

molekul terpisah sejauh mungkin adalah untuk menempatkan mereka dalam tiga dimensi molekul Bentuk disebut tetrahedral, dengan sudut 109.5 ° Antara obligasi.

Sudut DIBENTUK oleh garis lurus (Mewakili obligasi) yang menghubungkan inti atom tiga sudut yang berdekatan disebut ikatan. Tiga cara untuk Mewakili molekul metana ditunjukkan pada Gambar 3.10. itu gambar pertama, model ruang-mengisi, Menyediakan Representasi paling akurat dari awan elektron-biaya untuk Atom di CH 4. Sebuah model bola-dan-tongkat, yang kedua gambar, menekankan bentuk molekul molekul yang benar dan menunjukkan kovalen yang Jelas lebih banyak obligasi. Gambar ketiga, sketsa geometris, menunjukkan teknik sederhana untuk Menggambarkan struktur tetrahedral tiga dimensi dengan gambar dua dimensi. Dua Atom hidrogen yang terhubung ke atom karbon Tengah dengan garis padat. gambar seperti dalam asli Berada di bidang yang sama dengan atom karbon. Sebuah atom hidrogen ketiga, terhubung Pusat ke batubara dengan irisan solid, makan dari pesawat Menuju Anda. itu atom hidrogen keempat, terhubung ke atom karbon oleh irisan putus-putus, terletak kembali di belakang pesawat halaman.

Atom nitrogen dalam molekul amonia, NH3, membentuk tiga ikatan kovalen dan Penambahan memiliki pasangan elektron. Sebuah pasangan elektron bebas pada atom pusat harus Dianggap dalam memprediksi bentuk molekul

Seperti atom karbon dalam molekul metana, atom nitrogen memiliki empat elektron-kelompok di sekitarnya, sehingga molekul amonia memiliki bentuk yang sangat mirip dengan Itulah bentuk molekul CH 4. Namun, pasangan elektron bebas pada atom nitrogen repels tetangga Sangat elektron-kelompok lebih dari ikatan pasangan lakukan, sehingga pasangan elektron bebas di amonia molekul mendorong pasangan ikatan lebih dekat daripada pasangan obligasi untuk metana. itu sudut ikatan adalah 107 ° acerca Daripada 109.5 °. Gambar 3.11 menunjukkan tiga cara untuk Mewakili molekul amonia.

Air cair Pandangan chemist's-mata struktur air cair dimulai Dengan prediksi bentuk molekul dari setiap molekul air. The Lewis struktur air menunjukkan Bahwa atom oksigen memiliki empat elektron-kelompok di sekitarnya: dua ikatan kovalen dan dua lone pasang.

Kami memprediksi Bahwa empat kelompok akan didistribusikan dalam susunan tetrahedral muatan negatif mereka untuk menjaga terpisah sejauh mungkin. Karena pasangan elektron bebas lebih menjijikkan daripada pasangan obligasi, sudut ikatan antara pasangan kurang dari 109.5 °. en Bahkan, itu adalah acerca 105 ° (Gambar 3.12).

Karena Atom oksigen Sangat Menarik elektron jauh lebih daripada hidrogen atom, ikatan kovalen O-H adalah sangat polar, yang mengarah ke parsial dikurangi relativamente besar biaya pada atom oksigen (Diwakili oleh δ- a) dan besar parsial ditambah relativamente biaya pada atom hidrogen (Diwakili oleh δ +).

Daya tarik Antara daerah yang bermuatan positif parsial pada satu molekul air dan daerah yang bermuatan negatif parsial pada molekul air lain Cenderung terus molekul air dekat bersama-sama (Gambar 3.13). Ingat Itu Menarik berlawanan biaya setiap biaya lainnya dan saling tolak menolak.

Seperti dalam cairan lainnya, atraksi Antara Molekul air yang cukup untuk kuat menjaga mereka rata-rata jarak yang sama terpisah, Mereka lemah tapi cukup untuk memungkinkan setiap molekul yang akan Terus melanggar atraksi Itu sesaat menghubungkannya ke molekul dan membentuk beberapa atraksi baru untuk molekul lain (Gambar 3.14). di lain bab, Anda akan menemukan gambar ini dari struktur air Berguna dalam Mengembangkan Anda pemahaman tentang apa yang terjadi di Anda Saat garam larut pasta air dan kapan harus bentuk gelembung dalam minuman ringan atau segelas Alka-Seltzer dan air.