CO2 Μοριακή Γεωμετρία και Γωνίες Δεσμών

Το διοξείδιο του άνθρακα, δηλαδή το CO2, θεωρείται μια από τις καλύτερες ενώσεις για την κατανόηση των εννοιών της δομής Lewis και της Μοριακής Γεωμετρίας στην αρχή. Οι αρχάριοι που θέλουν να μάθουν τέτοιες έννοιες και τα θεμελιώδη τους ή θέλουν να μάθουν τη διαδικασία σχεδίασης των δομών κουκίδων Lewis για άλλα μόρια μπορούν επίσης να εξετάσουν αυτό το μόριο. Το CO2 αποτελείται από δύο διαφορετικούς τύπους ατόμων. οξυγόνο καθώς και άνθρακα. Ωστόσο, αυτό το αέριο μόριο είναι δημοφιλές για την παρουσία του στην υπερθέρμανση του πλανήτη και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Επιπλέον, αυτό το αέριο είναι πολύ χρήσιμο σε διάφορες βιομηχανίες. Για να γνωρίζετε την αντιδραστικότητα μιας δεδομένης ένωσης, τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τη μοριακή της γεωμετρία.

Ακολουθεί η δομή CO2 Lewis για καλύτερη κατανόηση:

Δομή CO2 Lewis

Η κατανόηση της δομής Lewis είναι απαραίτητη για την κατανόηση της μοριακής γεωμετρίας ενός δεδομένου μορίου. Η δεδομένη δομή σας λέει τη διάταξη των ηλεκτρονίων μέσα στα μόρια και το σχήμα του μορίου. Πριν μάθετε τη δομή Lewis του CO2, είναι σημαντικό να κατανοήσετε σωστά τη δομή Lewis.

Η δομή Lewis dot είναι μια γραφική αναπαράσταση στη μορφή εικόνας σχετικά με τη διάταξη των ηλεκτρονίων του κελύφους σθένους στο μόριο. Επιπλέον, αυτά τα ηλεκτρόνια σθένους φαίνονται κάνοντας κουκκίδες γύρω από τα μεμονωμένα άτομα. Η δημιουργία γραμμών δείχνει το σχηματισμό δεσμών στο μόριο. Αυτές οι δομές βοηθούν στην καλύτερη κατανόηση της διάταξης των ατόμων, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων που εμπλέκονται στο σχηματισμό δεσμών. Τώρα, αφού καταλάβουμε τη διαδικασία δημιουργίας της δομής Lewis και τις εφαρμογές της, ας δούμε απλώς τη δομή CO2 Lewis. Στην περίπτωση του CO2, το άτομο άνθρακα βρίσκεται στη μεσαία θέση καθώς είναι το παραμικρό ηλεκτραρνητικό άτομο στο μόριο. Επιπλέον, δύο άτομα οξυγόνου υπάρχουν στα τερματικά όπου η κοινή χρήση ηλεκτρονίων και ο σχηματισμός δεσμών με το κεντρικό άτομο άνθρακα γίνεται και από τα δύο αυτά άτομα.

Για να μάθουμε πώς σχηματίζονται οι δεσμοί και τη διάταξή τους, ας δούμε τα ηλεκτρόνια σθένους όλων των ατόμων του μορίου.

Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους σε άνθρακα =4

Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους σε Οξυγόνο =6 X 2 =12

(θα το πολλαπλασιάσουμε με το 2 γιατί υπάρχουν 2 άτομα οξυγόνου σε αυτό το μόριο)

Συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων σθένους που υπάρχουν στο μόριο =  12 + 4 =16

Επομένως, προς το παρόν, βάλτε άνθρακα στη μεσαία θέση και δημιουργήστε τέσσερις κουκκίδες γύρω του. Τοποθετήστε δύο άτομα οξυγόνου και στις δύο πλευρές του ατόμου και κάντε έξι κουκκίδες γύρω από κάθε άτομο για να δείξετε τα ηλεκτρόνια σθένους τους.

Πρέπει να γνωρίζετε ότι για να γίνει σταθερό, ένα μόριο πρέπει να ολοκληρώσει την οκτάδα του. Επιπλέον, για να γίνει ανενεργό, ένα μόριο απαιτεί την επίτευξη ηλεκτρονικής διαμόρφωσης παρόμοιας με τα αδρανή αέρια. Αυτό γίνεται είτε με την αποδοχή ενός ηλεκτρονίου είτε με τη δωρεά ενός ηλεκτρονίου. Το άτομο άνθρακα θα δώσει τα ηλεκτρόνια του και στα δύο αυτά άτομα οξυγόνου επειδή είναι πιο ηλεκτραρνητικά από το άτομο άνθρακα.

Γωνία δεσμού CO2

Η μοριακή γεωμετρία του CO2 είναι γραμμική και διατεταγμένη όπως O =C =O, που κάνει τη γωνία δεσμού του CO2 =180 μοίρες. Επιπλέον, η γεωμετρία σε σχήμα πλάνης, που ονομάζεται επίσης γραμμική γεωμετρία, έχει πάντα μόρια με γωνία δεσμού 180 μοιρών.

Μοριακή Γεωμετρία CO2

Η έννοια της μοριακής γεωμετρίας του CO2 δηλώνει ότι η μοριακή γεωμετρία οποιασδήποτε ένωσης εξαρτάται από τη διάταξη των ατόμων, των δεσμών και των ζευγών ηλεκτρονίων. Κατά τη συζήτηση για το CO2, και τα δύο άτομα οξυγόνου δημιουργούν δεσμούς σίγμα και το κεντρικό άτομο άνθρακα και κάνουν την οκτάδα τους πλήρη. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχουν μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων. Ωστόσο, τα δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων απωθούν επίσης το ένα το άλλο. Εξαιτίας αυτών των δυνάμεων μεταξύ των ζευγών ηλεκτρονίων και των φλοιών σθένους που είναι απωστικού χαρακτήρα, το μόριο CO2 παίρνει γραμμικό σχήμα για να διατηρήσει την απώθηση στο ελάχιστο. Ως εκ τούτου, το CO2 περιλαμβάνει μια γραμμική μοριακή γεωμετρία που περιλαμβάνει τις γωνίες δεσμού 180 μοιρών και την κατανομή των ηλεκτρονίων, συμμετρικά.

Συμπέρασμα

Οι σημειώσεις για τη μοριακή γεωμετρία και τις γωνίες δεσμού CO2 καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το CO2 ή το διοξείδιο του άνθρακα περιέχει συνολικά 16 ηλεκτρόνια σθένους που εμφανίζονται στο εξωτερικό περίβλημα των ατόμων, δηλαδή τέσσερα άτομα άνθρακα καθώς και 12 από δύο άτομα οξυγόνου.

Με αυτό, μπορούμε αβίαστα να σχεδιάσουμε το διάγραμμα της κουκκίδας Lewis του CO2 ρυθμίζοντας δύο διπλούς δεσμούς μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου, δηλαδή O =C =O. Η μοριακή γεωμετρία του CO2 είναι γραμμική με γωνία δεσμού 180 μοιρών, επειδή τα φορτία του τα δίπολα ακυρώνονται μεταξύ τους όταν το μόριο είναι διατεταγμένο συμμετρικά.

Ωστόσο, και οι δύο δεσμοί C =O είναι πολικοί, αλλά το υπόλοιπο μόριο είναι μη πολικό στη φύση. Όταν το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό, σχηματίζει ιόντα Η+ στην εξωτερική εμφάνιση του ανθρακικού οξέος, έτσι ώστε να παρουσιάζει όξινη συμπεριφορά και να θεωρείται οξύ.