Неподелённые пары: как их найти
Пары по заряду и числу связей
В скелетных формулах химики не рисуют неподелённые пары, но пользуются ими постоянно: именно парой кислород принимает протон, а азот атакует углерод. Поэтому пары нужно уметь «видеть».
Как найти неподелённые пары атома
- Сосчитайте связи атома — вместе со связями с водородом (двойная — 2, тройная — 3).
- Электронов в парах = валентные электроны − формальный заряд − число связей.
- Разделите на 2 — получится число пар.
Для нейтральных атомов проще запомнить итог:
| 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. Двойная связь C=O — две связи, заряд 0: \(6 - 0 - 2 = 4\) электрона — две пары.
2. Азот в ацетонитриле. Тройная связь — три связи, заряд 0: \(5 - 0 - 3 = 2\) — 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, заряд 0: одна пара.
5. Кислород в ионе гидроксония. Три связи, заряд \(+1\): \(6 - 1 - 3 = 2\) — одна пара.
6. Углерод в трет-бутил-анионе \(\ce{(CH3)3C-}\). Три связи, заряд \(-1\): \(4 + 1 - 3 = 2\) — одна пара. В трет-бутил-катионе \(\ce{(CH3)3C+}\): \(4 - 1 - 3 = 0\) — пар нет.
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 центр или основной 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
Заряд атома меняет число его пар. Удобно рассуждать от нейтрального атома.
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 \(\ce{(CH3)3C-O-}\). 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 шесть пар.
4. Цианид-ион \(\ce{C#N-}\). Углерод с минусом: три связи, одна пара. Азот нейтрален: одна пара.
5. Карбен \(\ce{CH2}\). Углерод с двумя связями и без заряда: \(4 - 0 - 2 = 2\) — одна пара. Октета у него нет: \(2 \cdot 2 + 2 = 6\) электронов.
6. Протонированный ацетон \(\ce{(CH3)2C=OH+}\). Кислород с плюсом: три связи, одна пара.
errorПара и неспаренный электрон — не одно и то же
Если у атома 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 %.