In diesem Tutorial wird die Lewis-Struktur des Carbonat-Ions Schritt für Schritt gezeichnet. Das Konzept der gesamten Valenzelektronen wird verwendet, um die Lewis-Struktur von CO32- zu zeichnen. Nach Fertigstellung der Lewis-Struktur von CO32- sollte eine -2-Ladung und eine Stabilität vorhanden sein. Diese Dinge werden Sie in dieser Übung lernen.
Carbonat-Ion | CO32-
Das Carbonat-Ion hat eine -2-Ladung. Metallcarbonatverbindungen sind in der Welt weit verbreitet. Als Beispiel kann CaCO3 genannt werden.
CO32- Lewis-Struktur
In der Lewis-Struktur des CO32- Ions befinden sich drei σ-Bindungen und eine π-Bindung um das Kohlenstoffatom.
Schritte zum Zeichnen der Lewis-Struktur von CO32-
Zum Zeichnen der CO32–Lewis-Struktur sind folgende Schritte erforderlich, die in diesem Tutorial ausführlich erklärt werden.
- Gesamtzahl der Elektronen der Valenzschalen von Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen ermitteln
- Gesamtzahl der Elektronenpaare
- Atomauswahl zentrieren
- Einzelne Paare auf Atome legen
- Stabilität überprüfen und Ladungen auf Atome minimieren, indem Einzelne Paare in Bindungen umgewandelt werden.
Das Zeichnen der korrekten Lewis-Struktur ist wichtig, um die Resonanzstrukturen von CO32- richtig zu zeichnen.
Gesamtzahl der Elektronen der Valanzschalen von CO32-
Kohlenstoff befindet sich im Periodensystem in Gruppe 4. Kohlenstoff hat also vier Elektronen in seiner Valenzschale.Sauerstoff befindet sich in der 6. Gruppe. Gruppe und hat sechs Elektronen in der Valenzschale.
- Gesamte Valenzelektronen des Kohlenstoffatoms = 4
Es gibt drei Sauerstoffatome im CO32- Ion, daher
- Gesamte Valenzelektronen des Sauerstoffatoms = 6 *3 = 18
Das CO32- Ion hat eine Ladung von -2. Daher gibt es zwei weitere Elektronen, die zu den Valenzelektronen beitragen.
- Gesamte Valenzelektronen = 4 + 18 + 2 = 24
Gesamte Valenzelektronenpaare
Gesamte Valenzelektronenpaare = σ-Bindungen + π-Bindungen + Einzelgängerpaare an Valenzschalen
Gesamte Elektronenpaare werden bestimmt, indem die Anzahl der Gesamtelektronen durch zwei geteilt wird. Für das CO32- Ion beträgt die Gesamtzahl der Elektronenpaare 12.
Zentralatom des CO32- Ions
Um das Zentralatom zu sein, ist die Fähigkeit wichtig, eine höhere Valenz zu haben. Kohlenstoff hat die größere Chance, das Zentralatom zu sein (siehe Abbildung), weil Kohlenstoff eine Wertigkeit von 4 aufweisen kann. Die höchste Wertigkeit von Sauerstoff ist 2. So, jetzt können wir eine Skizze des CO32- Ions erstellen.
Einzelne Paare an Atomen
- In der obigen Skizze gibt es bereits drei C-O-Bindungen. Daher sind nur noch neun (12-3 = 9) Valenzelektronenpaare übrig.
- Zunächst markieren Sie diese neun Valenzelektronenpaare als einsame Paare an Außenatomen (an Sauerstoffatomen). Ein Sauerstoffatom nimmt nach der Oktalregel (Sauerstoffatom kann nicht mehr als acht Elektronen in seiner Valenzschale behalten) drei einsame Paare auf.
- Bei drei Sauerstoffatomen sind neun Elektronenpaare verbraucht. Nun gibt es nach der Markierung der Sauerstoffatome (Außenatome) keine weiteren einsamen Elektronenpaare mehr auf den Kohlenstoffatomen zu markieren.
Ladungen auf den Atomen
Nach der Markierung der Elektronenpaare auf den Atomen, sollten wir die Ladungen der einzelnen Atome markieren. Die Markierung der Ladungen ist wichtig, weil sie zur Bestimmung der besten Lewis-Struktur des Ions verwendet wird. Nach der Markierung der Ladungen werden Sie sehen, dass jedes Sauerstoffatom eine -1-Ladung und das Kohlenstoffatom eine +1-Ladung erhält.
Stabilität prüfen und Ladungen auf den Atomen minimieren, indem man einsame Paare in Bindungen umwandelt
- Sauerstoffatome sollten negative Ladungen halten, weil die Elektronegativität des Sauerstoffatoms höher ist als die des Kohlenstoffatoms. Andernfalls können wir sagen, dass die Fähigkeit, negative Ladungen zu halten, bei Sauerstoffatomen größer ist als bei Kohlenstoffatomen.
- Die gezeichnete Struktur ist nicht stabil, weil alle Atome eine Ladung haben (die Lewis-Struktur sollte eine stabile Struktur mit weniger Ladungen sein).
- Nun sollten wir versuchen, Ladungen zu minimieren, indem wir einsame Paare in Bindungen umwandeln. Wandeln Sie also ein einsames Paar eines Sauerstoffatoms in eine C-O-Bindung um.
- Nun gibt es eine Doppelbindung zwischen dem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom (eine C=O-Bindung). Jetzt gibt es zwei Einfachbindungen zwischen dem Kohlenstoffatom und den beiden anderen Sauerstoffatomen (zwei C-O-Bindungen).
In der neuen Struktur sind die Ladungen der Atome reduziert als in der vorherigen Struktur. Ein Sauerstoffatom und das Kohlenstoffatom sind jetzt nicht mehr geladen. Außerdem haben nur zwei Sauerstoffatome -1 negative Ladung. Sie verstehen nun, dass diese Struktur von CO32- stabiler ist als die vorherige Struktur. Also hat diese Struktur mehr Chancen, die Lewis-Struktur des CO32–Ions zu sein.
Lewis-Struktur des CO32- (Carbonat)-Ions
Fragen
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Carbonat-Lewis-Struktur und Bicarbonat-Lewis-Struktur
Im Carbonat-Ion, gibt es zwei Sauerstoffatome, die jeweils eine Ladung von -1 haben. Eines dieser Sauerstoffatome nimmt ein Proton (H+-Ion) auf und bildet eine -OH-Gruppe.
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