Volný elektronový pár
Chtěla bych se zeptat, co přesně je to volný elektronový pár a jak zjisím, že ho určitý prvek má a popřípadě kolik má volných elektronových párů. Zjistím to z elektronové konfigurace prvku? Například dusík má el.konfiguraci[He]2s2 2p3 takže aby měl plně zaplněný orbital p, chybí mu tři elektrony.. to je ten volný el. pár? Mám v tom docela guláš.. Předem děkuju za odpověď.
Odpovědi
Diskuze
ale do reakce nejprve vstupují tři elektrony z orbitálu p a až potom z orbitálu s (a to je ten volný elektronový pár)
3+2=5 tedy dusík může odevzdávat 1 až 5 elektronů do reakce a nebo přijmout 3 elektrony (aby vytvořil oktet - např. u nitridů a azidů)
Atom může mít ve valenční sféře (té co se účastní reakcí) 1-8 elektronů. Vzácné plyny tam mají 8 elektronů a tudíž jsou inertní (většinou nereagují). Ty atomy co tam mají méně než 8 elektronů (1-7) se snaží reagovat s jinými prvky a to tak že se snaží buď doplnit počet chybějících elektronů na 8 (na oktet) nebo se zbavit elektronů z valenční sféry a tím mét ve valanční sféře 0 elektronů.
Například (čárka: / a \ představuje volný elektronový pár) a dvě čárky: = představuje už dvojno vazbu - sdílení dvou orbitálů 2+2 elektrony:
4H + O2 = 4H. + <O=O>
Je vidět že kyslík v molekule nepředal ani neodevzdal dva elektrony aby dosáhl oktetu, ale tzv. "sdílí" dva elektrny s duhým atomem tak, že se oba atomy tváří jako by měly vybudovaný oktet. (pouzn. jedna čátka představuje jeden elektronový pár). Když nastane reakce:
4H + O2 = 4H. + <O: + :O>
4H + O2 = 4H. + <O=H2 + H2=O>
4H + O2 = 2H2O
Takže ve vodě to pak vypadá takto:
H - |O| - H
je vidět, že voda vytváří dva páry s vodíky a dva páry nevyužila k reakci.
Výše uvedený popis platí jen pro ty obyčejné standardní reakce atomů, ale v přírodě se do reakcí zapojují i obaly z jiné než valenční sféry (zvláště ty s vyšším protonovým číslem) a to je pak složitější problematika.
Když to řeknu víc odborně: volný el. pár je tvořený dvěma elektrony s opačným spinem, které jsou v jednom degenerovaném orbitalu (to je ten rámeček)
Jestli v tom máš guláš, zkus si dostudovat kvantová čísla (hlavní, vedlejší, magnetické, spinové) a tři základní pravidla obsazování orbitalů elektrony (výstavbový princip, Pauliho princip výlučnosti, Hundovo pravidlo maximální multiplicity).
atomární kyslík má volný jeden elektronový pár, kyslík má vysokou elektronegativitu, proto se ho nebude chtít vzdát a bude reagovat s atomy, které etomy kvůli nižší elektronegativitě předají do vazby:
<O:
To ovšem neplatí v případě sloučeniny, kde je elektronegativita fluoru větší než kyslíku:
OF2
u dusíku (má 5-valenčních elektronů - tedy jeden volný pár, ale trojici elektronů):
|N:.
ale může dojit i k rozdělení "nevolného páru" a může vytvářet i sloučeniny s oxydačním číslem 5+ (mocenstvím)
:N:.
atd.
Atom, který vytváří vazby - tedy atom jako součást molekuly, se snaží mít všechny valenční orbitaly buď prázdné, nebo zaplněné elektronovými páry. Pokud je elektronový pár využit pro vazbu, jde o vazebný pár. Pokud není využit pro vazbu, jede o nevazebný - volný pár. Volný pár může být využit pro neplnohodnotnou vazbu - vazbu vodíkovým můstkem, nebo vazbu typu donor-akceptor.V tom případě vytváří vazbu s partnerem, který má elektronový deficit - Lewisovou kyselinou. Molekula, ve které je jeden nebo víc volných párů, je Lewisovou bází.
R-NH2 + H+ = R-NH3+ podobně jako u amoniaku: NH3 + H+ = NH4+. Ale obecně - pokud mluvíme o nepřechodných prvcích, mají v základním stavu 4 valenční orbitaly. Podle výstavbového pravidla se nejprve zaplňuje orbital s - 1 a druhá skupina PSP a následují orbitaly p nejprve po jednom elektronu (3 až 5 skupina) a pak se doplňují na dvojice (6 - 8 skupina PSP). Když si tohle uvědomíš, pak stačí počítat, kolik vazeb prvek vytvoří v konkrétní sloučenině. Ty mohou být využity buď vazbami sigma a pí, pro které každý z obou partnerů poskytne orbital a jeden elektron, nebo vazbami typu donor-akceptor, kdy jeden partner poskytne orbital s elektronovým párem a druhý atom prázdný orbital. Při vytváření vazeb může dojít k tomu, že atomy svoje elektrony přeskupí. Prvky 2 až čtvré skupiny mohou elektronový pár na orbitalu s excitací rozdělit a excitovaný elektron přejde na volný orbital. Prvek tak vytvoří tři vazby. Jiná možnost je, že prvek na orbitalech p, obsazených dvěma singl elektrony, je seskupí do elektronového páru a volný orbital se použije na vytvoření vazby donor-akceptor. Příkladem může být HNO3:
HNO2 má strukturu O=N-O-H a na dusíku je volný elektronový pár. Atom kyslíku v základním stavu má 6 elektronů na 4 orbitalech elektronové páry na orbitalu s a na jednom orbitalu p. Na zbývajících dvou orbitalech p má pa jednom elektronu (singl elektrony). Aby se mohl navázat na volný pár dusíku, musí vytvořit volný orbital p tím že spojí oba singl elektrony na jednom orbitalu. Tak dostaneme konfiguraci H-O-NO2. Dva kyslíky mají dva volné páry (ve skupině OH a druhý s dvojnou vazbou) a třetí kyslík má tři volné páry.
Není to úplně jednoduché, ale chce to trochu praxe.