Неподелённые пары: как их найти
Пары по заряду и числу связей
linkОпора
- Урок 2. Формальный заряд — считать формальный заряд каждого атома по формуле Льюиса
В уроке 2 заряд атома находили по его неподелённым парам и связям. На практике чаще нужна обратная задача. Химики обычно пишут формулы, в которых неподелённые пары не рисуют, а многие реакции идут именно через эти пары: парой кислород присоединяет протон, парой азот амина атакует атом углерода. Поэтому нужно уметь быстро восстанавливать пары по формуле, в которой видны только связи и заряды. Для этого ту же формулу формального заряда решают относительно числа пар.
Как найти неподелённые пары атома
- Сосчитайте связи атома — вместе со связями с водородом (двойная — 2, тройная — 3).
- Вычтите из валентных электронов заряд и число связей — это электроны пар.
- Разделите на 2 — получится число пар.
Для нейтральных атомов итог стоит запомнить:
| Атом | Связей | Неподелённых пар |
|---|---|---|
| C | 4 | 0 |
| N, P | 3 | 1 |
| O, S | 2 | 2 |
| F, Cl, Br, I | 1 | 3 |
Примеры
1. Кислород в ацетоне \(\ce{(CH3)2C=O}\). Двойная связь — две связи, заряд 0: \(6 - 0 - 2 = 4\) — две пары.
2. Азот в ацетонитриле \(\ce{CH3C#N}\). Тройная связь — три связи: \(5 - 0 - 3 = 2\) — одна пара.
3. Кислород ацетат-иона с одинарной связью. Одна связь, заряд \(-1\): \(6 - (-1) - 1 = 6\) — три пары.
4. Азот в диметиламине \(\ce{(CH3)2NH}\). Две связи C–N и связь N–H — три связи: одна пара.
errorПары есть, даже если их не нарисовали
Скелетная формула ацетона не показывает пар кислорода, но они есть: две пары у каждого нейтрального кислорода, одна у азота, три у галогена. Забытая пара — это пропущенный нуклеофильный или основный центр молекулы.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько неподелённых пар у атомов кислорода и азота в ацетамиде \(\ce{CH3CONH2}\)?
expand_moreПоказать решение
Кислород группы C=O нейтрален и образует две связи — две пары. Азот образует три связи (с углеродом и двумя водородами) — одна пара. Всего три пары.
Пары в ионах и частицах с зарядом
Формула первой части урока работает и для ионов, но быстрее рассуждать от нейтрального атома: заряд сдвигает набор «связи + пары» на один шаг.
Как найти пары у заряженного атома
- Найдите атом с зарядом.
- Минус: у атома на одну связь меньше и на одну пару больше, чем у нейтрального. У углерода с минусом — одна пара вместо нуля.
- Плюс: у атома на одну связь больше и на одну пару меньше. У азота с плюсом пар нет, у кислорода с плюсом — одна.
- Исключение — углерод с плюсом: у него три связи и ни одной пары, октета нет.
Примеры
1. Трет-бутоксид-ион \(\ce{(CH3)3CO-}\). Кислород с минусом: одна связь, три пары.
2. Амид-ион \(\ce{NH2-}\). Азот с минусом: две связи, две пары.
3. Нитрит-ион \(\ce{O=N-O-}\). Азот нейтрален (три связи) — одна пара; кислород с двойной связью — две; кислород с минусом — три: всего \(1 + 2 + 3 = 6\) пар.
4. Цианид-ион \(\ce{CN-}\). Углерод с минусом: три связи, одна пара. Азот нейтрален: одна пара.
5. Карбен \(\ce{CH2}\). Углерод с двумя связями без заряда: \(4 - 0 - 2 = 2\) — одна пара, но всего у него \(2 \cdot 2 + 2 = 6\) электронов, октета нет.
6. Протонированный ацетон \(\ce{(CH3)2C=OH+}\). Кислород с плюсом: три связи, одна пара.
errorПара и неспаренный электрон — не одно и то же
Если после вычитания остаётся нечётное число электронов, одного из них не хватает на пару — это радикал. У метильного радикала \(\ce{CH3}\) три связи и один неспаренный электрон: \(4 - 0 - 3 = 1\).
edit_noteПопробуйте сами
Сколько неподелённых пар у каждого атома в метилизоцианате \(\ce{CH3-N=C=O}\)?
expand_moreПоказать решение
Азот: три связи (одинарная и двойная), заряд 0 — одна пара. Кислород: две связи — две пары. Углероды — четыре связи, пар нет. Всего три пары.
push_pinГлавное
В скелетных и сокращённых формулах неподелённые пары обычно не рисуют — их нужно видеть. Электронов в парах = валентные электроны − формальный заряд − число связей; пополам — число пар. У нейтральных атомов: азот — одна пара, кислород и сера — две, галоген — три. Минус добавляет атому пару, плюс — забирает.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.