Základy organické chemie
Přihlásit se
Základy organické chemie (1/10) · 6:57

Elektronová struktura 1: jednoduché vazby Jak znázornit elektronovou strukturu jednoduchých organických sloučenin?

Ukážeme si, jak nakreslit elektronovou strukturu organické molekuly, která má jednoduché vazby. Vezmeme molekulární vzorec CH4, což je methan. Chci nakreslit elektronovou strukturu molekuly methanu. Podívám se sem do mé organické periodické tabulky a najdu uhlík. Uhlík je ve skupině 4. Tudíž uhlík bude mít 4 valenční elektrony. Takže můžu nakreslit uhlík se 4 valenčními elektrony kolem. Z obecné chemie si můžete vzpomenout, že valenční elektrony jsou elektrony ve vnější energetické slupce. Takže uhlík má 4 valenční elektrony ve své vnější slupce. Dál se musíme zamyslet nad vodíkem. Vodík je v první skupině periodické tabulky. Bude tedy mít 1 valenční elektron. Můžu sem ten vodík přidat i s 1 valenčním elektronem. Budu to muset udělat ještě třikrát. Přidám sem vodíky, každý s jedním valenčním elektronem. Celkem máme čtyři vodíky. A teď můžu začít spojovat tečky. Vím, že dva valenční elektrony vytvoří jednu jednoduchou kovalentní vazbu. Tady máme jednoduchou kovalentní vazbu, tady máme druhou, a tady ještě dvě další. A toto je úplná elektronová struktura methanu. Vidíme, že uhlík je obklopen osmi elektrony. Můžeme je zvýraznit. Když spočítám elektrony okolo uhlíku, budou to 2, 4, 6, 8 elektronů. Uhlík s 8 elektrony je velmi stabilní. A když se podíváme do periodické tabulky, hned uvidíme proč. Když se podívám do druhé periody, vidím, že valenčních elektronů uhlíku bude 1, 2, 3 a 4. A aby dosáhl 8 elektronů, musí získat ještě pátý, šestý, sedmý, osmý. Takže když je uhlík obklopen 8 elektrony, má vlastně elektronovou konfiguraci jako vzácný plyn, díky tomu bude velmi stabilní, protože všechny orbitaly s nejvyšší energií jsou plné. Takže osm elektronů je maximální počet elektronů pro uhlík. Když se podíváme na vodík, vidíme, že každý vodík je obklopen 2 elektrony. Podle jeho polohy k v tabulce, má orbital v první energetické hladině, v něm můžou být dva elektrony. Na první energetické hladině máme jen s-orbital, maximum elektronů v orbitalu „s“ jsou dva a tím se dostaneme na konfiguraci vzácného plynu. Vodíku stačí dva elektrony v okolí, aby byl stabilní. Podívejme se na další strukturu a zkusíme nějakou s dusíkem. Molekulární vzorec bude CH3-NH2. Opět začnu s uhlíkem uprostřed a kolem má čtyři valenční elektrony. Vím, že na uhlíku jsou tři vodíky, takže si je tady nakreslím, každý vodík má jeden valenční elektron. A na pravé straně bude dusík. Musím si ho najít ve své periodické tabulce. Dusík je ve skupině 5. Bude mít 5 valenčních elektronů, ty můžu znázornit takto: jeden, dva, tři, čtyři a pět. Pořád mi ještě zbývají dva vodíky, že? Pořád ještě máme dva vodíky a vidím místo, kam bychom je mohli dát. Dám jeden vodík sem a druhý vodík sem a spojím tyto tečky a mám elektronovou strukturu. Můžu zkontrolovat, jestli má každý prvek oktet. Takže uhlík má oktet (8 elektronů), dusík má také oktet, trochu si to ověříme. Tady jsou dva elektrony, čtyři, šest a osm. Dusík je ve druhé periodě, takže bude taky chtít mít celý oktet. Pojd'me udělat další příklad s kyslíkem. Chci nakreslit elektronovou strukturu methanolu. Methanol je CH3OH. Opět začnu s uhlíkem se čtyřmi valenčními elektrony a na něm budou tři vodíky, každý s jedním valenčním elektronem. Dáme sem tři vodíky. Dál máme kyslík. Zase si najdu kyslík v periodické tabulce a vidím, že je ve skupině 6, proto bude mít 6 valenčních elektronů. Takže teď nakreslím kyslík a jeho šest valenčních elektronů jeden, dva, tři, čtyři, pět a šest a potom tam ještě umístím jeden vodík. Teď se teda starám o vodík a vím, že vodík má jeden valenční elektron, dokonce pro něj vidím místo právě tady a zase můžu spojit ty tečky a tím vytvořím jednoduché kovalentní vazby této molekuly. Takže máme jednu vazbu, další vazbu, teď vidím, že uhlík se váže na kyslík a na kyslíku je navázán vodík. Opět můžeme zkontrolovat oktety. Uhlík má kolem sebe osm elektronů stejně jako kyslík. Má tady dva, čtyři, šest, osm elektronů, takže kyslík taky splňuje oktetové pravidlo. Ale když kreslíte elektronovou strukturu, nemusíte vždycky kreslit každý atom zvlášť a počítat všechny jejich valenční elektrony, můžete to prostě nakreslit. Například, kdybych vám dal C2H6, to je ethan, můžete to udělat taky tak, že začnete kreslit ty vazby. Takže mám dva uhlíky a docela bych se vsadil, že ty dva uhlíky budou spolu spojené, a pak máme šest vodíků. Zamysleme se, jak by to kolem těch uhlíků mohlo vypadat. Mohli bychom těch 6 vodíků navázat na ty 2 uhlíky takto. A teď máme oktet kolem každého uhlíku, takže toto je má elektronová struktura pro ethan. Pro jistotu se můžeme se podívat, jestli máme správný počet valenčních elektronů. Každý uhlík má 4 valenční elektrony a já mám 2 uhlíky. Z těch 2 uhlíků budu mít 8 valenčních elektronů, které musím znázornit ve struktuře. Každý vodík má 1 valenční elektron a já jich mám 6, takže když připočítám valenční elektrony vodíků, mám jich celkem 14. Když se podíváme na naši strukturu, můžu se podívat, jestli mám správný počet valenčních elektronů. Potřebuju 14, tak je pojďme spočítat. Tady jsou 2, 4, 6, 8, 10, 12 a 14. V naši elektronové struktuře máme správný počet valenčních elektronů. Také máme oktety elektronů kolem uhlíků, takže toto je elektronová struktura ethanu.
video