6.5 – Molekylære forbindelser: Deling af elektroner

En molekylær forbindelse, indeholder to eller flere ikke-metaller, der danner kovalente bindinger. Fordi ikke-metaller har en høje ioniseringsenergier, deles valenselektronerne fra ikke-metalatomerne, for at opnå stabilitet. Når atomer deler elektroner, er bindingen en kovalent binding. Når to eller flere atomer deler elektroner, danner de et molekyle.

Dannelsen af et hydrogenmolekyle

Det simpleste molekyle er hydrogen, H₂. Når to hydrogenatomer er langt fra hinanden, er der ikke nogen tiltrækning mellem dem. Som H-atomerne kommer tættere på hinanden, begynder den positive ladning i hver kerne, at tiltrække elektronen fra det andet atom. Denne tiltrækning, der er stærkere end den frastødende kraft mellem valenselektronerne, trækker atomerne tættere og tættere, indtil de deler et par valenselektroner (se figur 6.5). Resultatet kaldes en kovalent binding, i hvilken hvert H-atom, har en stabil elektronkonfiguration. Atomer der bundet som H₂, er mere stabile end to individuelle H-atomer.

Elektronprikformler

Valenselektronerne i molekylære forbindelser, vises ved at bruge elektronprikformler, også kaldet Lewis-struktur. De delte elektroner, eller bindingsparrene, er vist som to prikker, eller en enkelt linje mellem atomer. De ikke-bindende par af elektroner, eller enlige par, placeres på ydersiden. For eksempel, består et fluormolekyle (F₂) af to fluoratomer fra gruppe 7A (17), hver med 7 valenselektroner. I F₂ molekylet, opnår hvert F-atom en oktet, ved at dele deres uparrede valenselektron.

 

 

 

Hydrogen (H₂) og fluor (F₂), er eksempler på ikke-metaller hvis naturlige form er diatomisk; det betyder, at de indeholder to ens atomer. Grundstofferne der eksisterer som diatomiske molekyler, er angivet i tabel 6.8.

Deling af elektroner mellem atomer af forskellige grundstoffer

Metan, en del af naturgas, er en forbindelse af carbon og hydrogen. Ved at dele elektroner, danner carbon 4 bindinger, og hvert hydrogen danner en binding. Carbonatomet opnår en oktet, og hvert hydrogenatom bliver komplet, med to delte elektroner. Som det ses i tabel 6.9, tegnes elektronprikformlen for metan, med carbon i midten, med et hydrogenatom på alle sider. Bindingsparrene af elektroner, der er de enkelte kovalente bindinger, kan også vises som enkeltstreger mellem carbonatomet og hvert af hydrogenatomerne. Tabel 6.9 viser formlerne for nogle molekylære forbindelser for periode 2 grundstoffer.

Konceptforståelse 6.5

Elektronprikformler Angiv antallet af valenselektroner, bindingspar, og enlige par i hver af følgende elektronprikformler: a. b. Svar a. Otte valenselektroner, et bindingspar, og tre enlige par. b. Tyve valenselektroner, to bindingspar, og otte enlige par.

Navne og formler på molekylære forbindelser

Ved navngivning af molekylære forbindelser, nævnes det første ikke-metal i formlen, med dets grundstofnavn; det andet ikke-metal nævnes ved dets første stavelse af grundstofnavnet, efterfuldt af –id. Når et nedsænket tal indikerer to eller flere atomer af et grundstof, skrives et præfiks foran dets navn. Tabel 6.10 viser præfikser brugt i navngivning af molekylære forbindelser.

Navnene på molekylære forbindelser anvender præfikser fordi, det er muligt for atomerne af to ikke-metaller, at danne to eller flere forskellige forbindelser. For eksempel, kan atomerne fra carbon (C) og oxygen (O) danne carbonmonoxid (CO) og carbondioxid (CO₂), i hvilke antallet af oxygenatomer er angivet i hver forbindelse med præfikserne mono eller di i deres navne.

Når vokalerne o og o eller a forekommer sammen, udelades den første vokal, som i carbonmonoxid. I navnet på en molekylær forbindelse, udelades typisk præfikset mono, som i for eksempel NO, nitrogenoxid. Traditionelt, er CO dog navngivet carbonmonoxid. Tabel 6.11, viser navne, formler og kommerciel anvendelse af nogle almindelige molekylære forbindelser.

Konceptforståelse 6.6

Navngivning af molekylære forbindelser Hvordan kan det være, at navnet på den molekylære forbindelse BrCl, bromchlorid, ikke inkluderer et præfiks, men navnet på den molekylære forbindelse OCl2, oxygendichlorid gør? Svar Når en molekylær formel har et atom af hvert grundstof, bruges præfikset (mono) ikke i navnet. Derfor er navnet på BrCl, bromchlorid. Når der imidlertid er to eller flere atomer af et grundstof, indikeres dette ved brug af præfikser. Derfor indeholder navnet på OCl2 præfikset di, oxygendichlorid.

Opgaveeksempel 6.8

Navngivning af molekylære forbindelser Navngiv den molekylære forbindelse NCl3 Løsning Trin 1: Navngiv det første ikke-metal med grundstoffets navn. I NCl3, er det første ikke-metal nitrogen (N). Trin 2: Navngiv det andet ikke-metal ved at bruge første stavelse af frundstofnavnet, efterfulgt af –id. Det andet ikke-metal (Cl) er chlorid. Trin 3: Tilføj præfikser for at idikere antallet af atomer (i nedsænket skrift). Fordi der kun er et nitrogenatom, behøves der ikke et præfiks. Det nedsænkede 3-tal for chloratomerne, skrives som præfikset tri. Navnet NCl3 er nitrogentrichlorid.

Skrive formler fra navne på molekylære forbindelser

I navnet på molekylære forbindelser, er navnene på de to ikke-metaller givet, sammen med præfikser for antallet af atomer af hvert ikke-metal. For at skrive formlen ud fra navnet, bruger vi symbolet for hvert af grundstofferne, og et nedsænket tal når et præfiks angiver to eller flere atomer, som vist i Opgaveeksempel 6.9.

Opgaveeksempel 6.9

Opstille formler for molekylære forbindelser Skriv formlen for den molekylære forbindelse dibortrioxid. Løsning Trin 1: Skriv symbolerne i den rækkefølge som grundstofferne nævnes i navnet. I denne molekylære forbindelse mellem to ikke-metaller, er det første ikke-metal bor (B), og det andet ikke-metal er oxygen (O). B     O Trin 2: Angiv ethvert præfiks som et tal i nedsænket skrift. Præfikset di i dibor, indikerer at der er to atomer af bor, og skrives som et nedsænket 2-tal i formlen. Præfikset tri i trioxid, indikerer at der er tre atomer oxygen, og skrives som et nedsænket 3-tal. B2O3

Vi har set på strategierne navngivning af ionforbindelser og molekylære forbindelser. Generelt, navngives forbindelser der består af to grundstoffer, med at starte med navnet på det første grundstof, efterfulgt af den første stavelse af andet grundstofs navn med endelsen –id. Hvis det første grundstof er et metal, er forbindelsen ofte en ionforbindelse; hvis det første grundstof er et ikke-metal, er forbindelsen normalt en molekylær forbindelse. For ionforbindelser, er det nødvendigt at finde ud af, om metallet kan danne mere end en positiv ion; hvis det er tilfældet, efterfølges navnet på metallet at et romertal, der fortæller den specifikke ions ladning. En undtagelse er ammoniumionen (NH₄⁺), der skrives først som en positiv sammensat ion. De navngives ved hjælp af reglerne for ionforbindelser, men har en endelse på –at, eller –it, når den sammensatte ion har en negativ ladning.

Ved navngivning af molekylære forbindelser der består af to grundstoffer, bruges præfikser til at indikere antallet af atomer af hvert ikke-metal i formlen. Organiske forbindelser af C og H, som for eksempel CH₄ og C₂H₆ anvender et andet system for navngivning, som vi vil se nærmere på i næste afsnit. Et flowdiagram for navngivning af de forskellige typer forbindelser, er vist i figur 6.6.

Konceptforståelse 6.7

Navngivning af molekylære og ionforbindelser Angiv hver af følgende som en ionforbindelse eller en molekylær forbindelse og navngiv den: a. Ca3N2          b. Cu3PO4          c. SO3 Svar a. Ca3N2 består af et metal og et ikke-metal, og er dermed en ionforbindelse. Som et repræsentativt metal i gruppe 2A (2), danner Ca en calciumion, Ca2+. Nitrogen, danner som et repræsentativt ikke-metal i gruppe 5A (15) en nitridion, N3-. Ved at angive navnet på kationen, efterfulgt af navnet på anionen, fås navnet calciumnitrid. b. Cu3PO4 består af en kation fra et overgangsgrundstof og en sammensat phosphat anion, PO43- og er dermed en ionforbindelse. Som et overgangsgrundstof, kan Cu danne mere end en positiv ion. I denne formel, afbalanceres ladningen på 3- fra PO43- af tre kobberioner (1+), Cu+, navngivet kobber(I). I navnet på forbindelsen, skrives et romertal efter navnet på metaller, kobber(I), som angiver 1+ ladningen. Forbindelsen navngives kobber(I)phosphat. c. SO3 består af to ikke-metaller, og er dermed en molekylær forbindelse. Det første er grundstof, S, svovl (der behøves ikke præfiks). Det andet grundstof er O, oxid, har et nedsænket 3-tal, og får dermed præfikset tri i navnet. Forbindelsen navngives svovltrioxid.

6.6 – Organiske forbindelser →