9.9: Moleküler Bileşiklerin ve Poliatomik İyonların Lewis Yapıları

Karmaşık moleküller ve moleküler iyonlar için Lewis yapılarını çizmek için, belirtildiği gibi adım adım bir prosedürü izlemeye yardımcı olur:

1. Toplam değerlik sayısını (dış kabuk) elektronlarını belirleyin. Katyonlar için her pozitif yük için bir elektronu çıkarın. Anyonlar için, her negatif yük için bir elektron ekleyin.
2. Atomları merkezi bir atomun etrafına yerleştirerek molekülün veya iyonun iskelet yapısını çizin. (Genel olarak, en az elektronegatif eleman merkeze yerleştirilmelidir.) Her atomu tek bir bağla (bir elektron çifti) merkezi atoma bağlayın.
3. Kalan elektronları, her bir atomun etrafında bir sekizli tamamlayarak, terminal atomları (hidrojen hariç) üzerinde yalın çiftler halinde dağıtın.
4. Kalan tüm elektronları merkezi atom üzerine yerleştirin.
5. Mümkün olan her yerde sekizli elde etmek için merkezi atomla çoklu bağlar oluşturmak için dış atomların elektronlarını yeniden düzenleyin.

Örneğin SiH₄, CHO^–₂, NO⁺, ve OF₂'yi Lewis yapılarını belirlemek için bu genel kılavuzun uygulanabileceği örnekler olarak düşünün.

1. Molekül veya iyondaki toplam değerlik (dış kabuk) elektron sayısını belirleyin. 

SiH₄ gibi bir molekül için moleküldeki her bir atomdaki değerlik elektronlarının sayısı eklenir: 

= [4 değerlik e⁻/Si atom × 1 Si atom] + [ 1 değerlik e⁻/H atom × 4 H atoms] = 8 değerlik e⁻

CHO^–₂

 CHO^–₂ gibi negatif bir iyon için, atomlardaki değerlik elektronlarının sayısı iyon üzerindeki negatif yüklerin sayısına eklenir (her bir negatif yük için bir elektron elde edilir):

= [4 değerlik e⁻/C atom × 1 C atom] + [1 değerlik e⁻/H atom × 1 H atom] + [6 değerlik e⁻/O atom × 2 O atomları] + [1 ek e⁻] = 18 değerlik e⁻

NO⁺

NO+ gibi pozitif bir iyon için, iyondaki atomların üzerindeki değerlik elektronlarının sayısı eklenir, ardından iyon (her bir pozitif yük için bir elektron kaybolur) üzerindeki pozitif yüklerin sayısı toplam değerlik elektronlarının sayısından çıkarılır:

= [5 değerlik e⁻/N atom × 1 N atom] + [6 değerlik e⁻/O atom × 1 O atom] + [−1 e⁻] = 10 değerlik e⁻

OF₂ 

OF₂ nötr bir molekül olduğundan, değerlik elektronlarının sayısı basitçe eklenir:

= [6 değerlik e⁻/O atom × 1 O atom] + [7 değerlik e⁻/F atom × 2 F atomları] = 20 değerlik e⁻

2. Molekül veya iyonun iskelet yapısını çizin, atomları merkezi bir atomun etrafına düzenleyin ve her atomu tek bir (bir elektron çifti) bağ ile merkez atoma bağlayın. (İyonların yapının etrafında parantezlerle ve parantezlerin dışındaki iyonik yükün gösterildiğini unutmayın:)
   
   Birkaç atom düzenlemesinin mümkün olduğu durumlarda, CHO₂⁻ için olduğu gibi, doğru olanı seçmek için deneysel kanıtlar kullanılır. Genel olarak, daha az elektronegatif elementlerin merkezi atomlar olma olasılığı daha yüksektir.  CHO₂⁻,  'da, daha az elektronegatif karbon atomu, onu çevreleyen oksijen ve hidrojen atomları ile merkezi konumu işgal eder. Diğer örnekler arasında POCl₃'te P, SO₂'de S ve  ClO₄⁻'de Cl yer alır.  Bir istisna, hidrojen neredeyse hiçbir zaman merkezi bir atom olmamasıdır. En elektronegatif element olarak flor, aynı zamanda merkezi bir atom olamaz.
3. Kalan elektronları, bir elektron okteti ile değerlik kabuklarını tamamlamak için terminal atomlar (hidrojen hariç) üzerinde yalın çiftler olarak dağıtın. (SiH₄'te elektron kalmadığından yapısı değişmez.)
   
4. Kalan tüm elektronları merkezi atom üzerine yerleştirin. 
   • SiH₄,  CHO₂⁻  ve NO⁺ için kalan elektron yoktur. OF₂ için kalan 16 elektrondan 12'si yerleştirilir, böylece merkez atom üzerine yerleştirilecek 4 elektron kalır:
     
5. Mümkün olan her yerde sekizli elde etmek için merkezi atomla çoklu bağlar oluşturmak için dış atomların elektronlarını yeniden düzenleyin. 
   • SiH₄: Si zaten bir sekizliye sahip, bu yüzden hiçbir şey yapılmasına gerek yok. 
     
   • CHO⁻₂:  Değerlik elektronları, oksijen atomlarında yalın çift olarak dağıtılır, ancak karbon atomu bir oktet yoktur. 
     
   • Bu nedenle, tek bir yalın çift, oksijenlerin birinden bir çift bağ oluşturan karbon atomuna bağışlanır. Hangi oksijen atomunun elektronları bağışladığına bağlı olarak, aksi halde rezonans yapıları denilen iki olası yapı olabilir. 
   • NO⁺: Bu iyon için sekiz değerlik elektronu eklenir, ancak hiçbir atomda sekizli yoktur. Toplam elektronlar zaten kullanılmış olduğundan ek elektronlar eklenemez. Bu senaryoda, elektronlar birden fazla bağ oluşturmak için hareket ettirilmelidir. Azot atomunun iki yalın çift çifti vardır ve oksijen atomunun bir tane vardır. 
     
   • Bu hala bir sekizli üretmez, bu nedenle üçlü bir bağ oluşturmak için başka bir çift hareket ettirilmelidir.
      
   • OF₂'de, her atom zaten bir sekizliye sahip olduğundan hiçbir şey değişmez.
     

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 7.3: Lewis Symbols and Structures.

Lewis yapıları, atomlar arasındaki kimyasal bağların basitleştirilmiş temsilleridir. Lewis yapılarını eten veya amonyak gibi nötr bileşikler veya hidronyum veya fosfat gibi çok atomlu iyonlar için yazmak, aşağıdaki aşamalar gereklidir. Önce moleküldeki toplam değerlik elektron sayısı hesaplanır.

Örneğin eteni ele alalım. Her karbon atomunun 4 valans elektronu vardır ve her hidrojen atomunun 1 valans elektronu vardır;2 karbon ve 4 hidrojen atomlu eten, toplam 12 valans elektronuna sahiptir. Ardından, molekülün iskelet yapısını çizelim.

Genel olarak kimyasal formüldeki ilk atom veya daha az elektronegatif atom merkezi olarak yerleştirilir. Bu atom aynı zamanda merkezi atom olarak adlandırılır ve en az iki bağ oluşturabilmelidir. Hidrojen atomu veya daha fazla elektronegatif atom, terminal olarak merkezi atomun etrafına yerleştirilir.

Burada karbon atomları, etraflarını saran hidrojen atomları ile merkezi pozisyonları işgal ederler. Bir sonraki adım okteti tamamlamadır. İlk olarak, bağ çiftlerini temsil etmek için her iki atom arasına bir çift elektron yerleştirin.

Kalan elektronlar, ikili veya sekizli konfigürasyonlarını sağlamak için terminal ve merkezi atomlara yalnız çiftler halinde dağıtılır. Bu durumda, hidrojen bir ikiliye ulaştığı için kalan elektronlar karbon atomlarına aktarılır. Şimdi, sekizli olmayan atomlar arasında çoklu bağlar oluşturmak için yalnız çiftleri kullanalım.

Eten'de, karbon atomları henüz bir oklete ulaşmadı. Bu nedenle, yalnız çift, tüm atomların kararlı bir elektron konfigürasyonuna ulaşmasına izin veren bir çift bağ oluşturmak için bağlanma bölgesine taşınır. Hidronyum veya fosfat gibi yüklü çok atomlu iyonlar için Lewis yapısını yazmak için, iyonik yükü barındıracak bir modifikasyonla aynı yaklaşım izlenir.

Hidronyumun Lewis yapısını çizmek için, önce iyon üzerindeki valans elektronlarının sayısını hesaplayın. Hidronyum iyonu pozitif yüke sahip olduğundan, toplam valans elektronlarından bir elektronu çıkarın ve sayıyı 8'e düşürün. Sonra molekülü iskelet yapısıyla gösterin.

Şimdi her atom arasına bir elektron çifti, ardından merkez atomdaki tek elektron çiftini yerleştirin. Bu şekilde, hidrojen ve oksijen atomları sırasıyla dublet ve okteti tamamlar. Son olarak, Lewis yapısını sağ üst köşesinde pozitif bir yük ile parantez içine yazın.