Questo articolo contiene fatti dettagliati su 13 fattori importanti della CO2 tra cui la struttura di Lewis della CO2, l'angolo di legame, la forma, ecc.
Nella struttura di lewis della CO2, la forma della molecola è lineare. Tutti gli atomi della molecola di CO2 giacciono sullo stesso piano. L'atomo centrale c è sp ibridato qui e ci sono due legami sigma e due legami π sono presenti tra gli atomi C e O. A causa della sua struttura simmetrica la molecola non è polare.
La lunghezza del legame CO è di circa 116 pm. A causa del carattere del doppio legame, la lunghezza del legame viene ridotta. La molecola stessa è neutra ma nel mezzo acquoso agisce come un acido.
Alcuni fatti importanti su CO2
Allo stato fisico la CO2 è una molecola gassosa incolore. È quasi il 50% più denso dell'aria normale.
La massa molare della molecola di CO2 è 44.03 g/mol. Poiché è una molecola gassosa, ha una pressione di vapore e il valore della pressione di vapore è 5.72 MPa a 300 temperatura C. La struttura cristallina di questa molecola è trigonale ma la geometria è lineare. A -78.50 C temperatura, si converte al suo stato solido e la temperatura è così bassa che quindi viene chiamato ghiaccio secco. In molte reazioni organiche ci sarà bisogno di ghiaccio secco.
La piena combustione di C in presenza di ossigeno all'aperto fornisce CO2. La CO2 è anche un sottoprodotto della produzione industriale di H dallo stelo.
C+O2 =CO2
1. Come disegnare la struttura di lewis di CO2?
Struttura del punto di Lewis è un parametro molto importante per ogni molecola covalente. Aiuta a scoprire la geometria, l'angolo di legame e diversi elettroni di valenza di una molecola.
A disegnare la struttura di lewis di CO2 dobbiamo seguire alcuni passaggi.
Prima di tutto, dovremmo contare il numero totale di elettroni di valenza degli atomi C e O e poi sommarli.
Dalla configurazione elettronica, C ha quattro elettroni nel suo guscio di valenza e O ha sei elettroni. Gli elettroni di valenza contano nella CO2 struttura legislativa sarà 4+6+6 =16. Secondo la regola dell'ottetto gli elettroni necessitano di 3*8 = 24 elettroni e la carenza di elettroni sarà di 24-16 = 8 elettroni e il legame richiesto 8/2 = 4 legami. Quindi, nella struttura lewis di CO2, saranno richiesti un minimo di 4 obbligazioni.
Quindi, colleghiamo C e due atomi di O tramite legami singoli, quindi per completare l'ottetto aggiungiamo legami multipli tra atomi di C e O. In definitiva ci sono due legami sigma e due legami π sono presenti tra gli atomi C e O.
In base alla carica e alla minore elettronegatività, C sarà l'atomo centrale e O gli atomi terminali.
Ora abbiamo assegnato una coppia solitaria sui rispettivi atomi. C non ha elettroni in più nel suo guscio di valenza dopo la formazione di legami multipli. Quindi, non ha coppie solitarie. Ma O ha quattro elettroni in più dopo la formazione del legame ed esistono come due coppie di coppie solitarie su O atomi. La molecola è neutra, quindi non è necessario aggiungere una carica positiva o negativa su di essa.
2. Forma della struttura lewis di CO2
CO2 forma della struttura lewis può essere previsto dalla teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion). Secondo questa teoria se una molecola ha una formula comune tipo AX2 allora viene generalmente adottata una struttura lineare se un atomo centrale non ha coppie solitarie.
Nella CO2 struttura legislativa, per il legame singolo, i conteggi degli elettroni sono 2+2=4 elettroni. Quindi, secondo la teoria VSEPR se gli elettroni contano per una molecola covalente sarà 4 allora adotta una struttura lineare. Inoltre, la CO2 è una molecola di tipo AX2 e la C centrale non ha coppie solitarie.
Per completare l'ottetto verranno aggiunti due legami multipli. C è l'atomo centrale e due O risiedono su due lati di C nella posizione terminale.
3. Elettroni di valenza della CO2
Nella struttura di lewis della CO2, C e O hanno diversi elettroni nel loro orbitale più esterno che possono partecipare alla formazione del legame e, tramite questo elettrone, possono completare il loro ottetto. Questi elettroni sono conosciuti come elettroni di valenza.
Per calcolare gli elettroni di valenza nella CO2 struttura legislativa, dobbiamo vedere la configurazione elettronica di C e O. C è l'elemento IVA e O è l'elemento VIA nella tavola periodica. La configurazione elettronica di C e O sono [He]2s22p2 e [Lui]2s22p4. Quindi, C ha quattro elettroni e O ha sei elettroni nel rispettivo guscio di valenza. Questi elettroni sono i loro elettroni di valenza perché questi elettroni parteciperanno alla formazione del legame.
Quindi, il numero totale di elettroni di valenza nella CO2 struttura legislativa è 4+(6*2)= 16 elettroni.
4. Coppie solitarie della struttura di lewis di CO2
Dopo che gli elettroni di valenza contano per la struttura di lewis della CO2 è necessario calcolare le coppie solitarie della molecola. Le coppie solitarie sono presenti anche nel guscio di valenza ma non sono coinvolte nella formazione del legame.
C è il gruppo 2nd periodo 14th elemento quindi ha quattro elettroni nel suo guscio più esterno e tutti gli elettroni sono coinvolti nel sigma così come nel legame π con due atomi di O. Quindi, non ha elettroni extra nel suo guscio di valenza, quindi C è privo di coppie solitarie.
Ma O è il gruppo 2nd periodo 16th e ha sei elettroni nel suo orbitale di valenza 2s e tra sei elettroni due sono coinvolti nella formazione del doppio legame con l'atomo C. Quindi, ha quattro elettroni nel suo guscio di valenza che non partecipano alla formazione del legame e quei quattro elettroni esistono come due coppie di coppie solitarie su ciascun atomo di O.
Quindi, il numero totale di coppie solitarie sulla struttura di lewis di CO2 per due atomi di O è 2*2 = 4 coppie di coppie solitarie.
5. Regola dell'ottetto della struttura di lewis di CO2
C, così come O, cercano di completare il loro orbitale di valenza accettando rispettivamente quattro e due elettroni. Dopo aver accettato gli elettroni, la loro configurazione elettronica sarà la stessa della configurazione di gas nobile più vicina. Questa è chiamata regola dell'ottetto.
C ha bisogno di quattro elettroni nel suo guscio di valenza, quindi condivide quattro elettroni con due atomi di O formando due legami sigma e due legami π per completare il suo ottetto.
Di nuovo, per O è il gruppo 16th elemento e ha sei elettroni nel suo guscio di valenza e ne richiedeva altri due per completare il suo ottetto. Quindi, ha formato un legame sigma e un legame π con c per condividere gli elettroni e completare anche il suo ottetto.
6. Carica formale della struttura di lewis di CO2
La carica formale di CO2 è evidente indipendentemente dal fatto che la molecola sia carica o meno. Calcolo dell'addebito formale di CO2 struttura legislativa assumendo la stessa elettronegatività di ogni atomo nella molecola come C e O.
L'accusa formale è un concetto ipotetico e ha una formula particolare da determinare.
La formula che possiamo usare per calcolare l'addebito formale, FC = Nv - Nlp -1/2 nbp
Dove Nv è il numero di elettroni nel guscio di valenza o nell'orbitale più esterno, Nlp è il numero di elettroni nella coppia solitaria e Nbp è il numero totale di elettroni coinvolti solo nella formazione del legame.
Nella struttura di lewis della CO2, C e O sono sostituenti diversi, quindi dobbiamo calcolare la carica formale degli atomi di C e o individualmente usando la formula sopra.
L'addebito formale su C è 4-0-(8/2) = 0
Il numero di elettroni di valenza per C è 4, non ci sono coppie solitarie su C e C formano quattro legami, quindi nei quattro legami ci sono otto elettroni coinvolti.
L'addebito formale su O è 6-4-(4/2) = 0
O ha sei elettroni nel suo guscio di valenza e quattro elettroni sono in due coppie di coppie solitarie. O forma due legami con C e ogni legame contiene due elettroni, quindi ci sono quattro elettroni coinvolti in due legami.
Quindi, dal calcolo di cui sopra, possiamo dire che non c'è formale carica presente i singoli atomi sopprimono la struttura di lewis di CO2 è neutro.
7. Angolo di legame della struttura lewis di CO2
Nella CO2 struttura legislativa, l'angolo di legame OCO è 1800 che è per la geometria lineare. L'angolo di legame è un parametro importante per ogni molecola covalente per disporre correttamente i singoli atomi nello spazio.
Dalla teoria VSEPR, se una molecola è un AX2 tipo e l'atomo centrale non ha coppie solitarie, quindi l'angolo di legame della molecola è 1800 che riflette la linearità della sua struttura. La struttura di lewis di CO2 è AX2 tipo e la molecola adotta una struttura lineare, quindi l'angolo di legame OCO dovrebbe essere 1800.
Due atomi di O trasportano coppie solitarie che sono molto lontane l'una dall'altra, quindi non c'è possibilità di repulsione della coppia solitaria. La molecola è molto rigida a causa dei doppi legami, quindi non potrebbe cambiare il suo angolo di legame e la sua struttura.
8. Risonanza della struttura di lewis di CO2
Nella struttura di lewis di CO2, ci saranno diverse forme di scheletro in risonanza. La risonanza è il concetto ipotetico mediante il quale la delocalizzazione delle nubi di elettroni avviene tra O e C in diverse forme di scheletro.
Ci sono quattro risonanti indipendenti strutture nella CO2 lewis struttura. La struttura III è la struttura che contribuisce maggiormente in quanto contiene più legami covalenti rispetto alla struttura IV. Ma nella struttura IV l'atomo elettronegativo O riceve una carica positiva e l'atomo elettropositivo C riceve una carica negativa che è un fattore di destabilizzazione. Quindi, la struttura III è la struttura che contribuisce maggiormente alla risonanza della CO2.
La struttura II contribuisce di più della struttura I. Nella struttura I, sono presenti due cariche positive sullo stesso atomo e c'è un numero inferiore di legami covalenti.
9. Ibridazione con CO2
Nella CO2 struttura legislativa, l'atomo centrale C subisce l'ibridazione sp con due atomi di O. L'ibridazione è un concetto teorico in base al quale due o più orbitali aventi energia e orientamento diversi sotto la miscela producono un nuovo orbitale ibrido di un'energia equivalente per formare un legame covalente stabile.
Esiste una formula specifica per calcolare l'ibridazione di qualsiasi molecola covalente.
H = 0.5(V+M-C+A), dove H= valore di ibridazione, V è il numero di elettroni di valenza nell'atomo centrale, M = atomi monovalenti circondati, C=n. di catione, A=n. dell'anione.
Con questa formula, possiamo calcolare quanti orbitali sono coinvolti nell'ibridazione. Per calcolare l'ibridazione, non possiamo considerare i legami π o multipli.
Nella CO2 struttura legislativa, ci sono due elettroni di c coinvolti in due legami sigma con due atomi di O. Così, la orbitale di ibridazione di C nella struttura di lewis di CO2 è, ½(2+2+0+0) = 2 (sp)
| Structure | Valore di ibridazione | Stato di ibridazione dell'atomo centrale | Angolo di legame |
| Lineare | 2 | sp/sd/pd | 1800 |
| Planner trigonale | 3 | sp2 | 1200 |
| Tetraedrico | 4 | sd3/sp3 | 109.50 |
| Bipiramidale trigonale | 5 | sp3g/dsp3 | 900 (assiale), 1200(equatoriale) |
| Ottaedrico | 6 | sp3d2/ D2sp3 | 900 |
| Bipiramidale pentagonale | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
Dalla tabella sopra possiamo dire che se i due orbitali sono coinvolti nell'ibridazione allora la molecola sarà ibridata sp.
Dal diagramma a scatola della CO2 struttura legislativa, possiamo dire che nello stato fondamentale ci sono due elettroni nell'orbitale s e due elettroni negli orbitali p di C. Quando il sistema viene eccitato, un elettrone dell'orbitale s viene promosso all'orbitale p vuoto e ora C ha quattro elettroni spaiati nel suo guscio di valenza e può essere pronto per la formazione del legame.
Ora in questa ibridazione un O forma un legame sigma con s orbitale e un O forma un legame sigma con un elettrone in p orbitali di C e i restanti due elettroni spaiati in p orbitali di C formano π legami con due O. non possiamo considerare il π legami.
Quindi, un orbitale s e un orbitale p sono coinvolti in questa ibridazione di CO2. Quindi, l'ibridazione sarà sp.
Dalla tabella di ibridazione, possiamo anche dire che la molecola lineare sarà ibridata sp e l'angolo di legame è 1800.
10. Solubilità della CO2
La solubilità della CO2 in diversi solventi dipende anche dalla natura e dalla temperatura. La CO2 è una molecola non polare, quindi dovrebbe essere solubile nel solvente non polare (come si dissolve come).
Ma la Co2 può essere solubile in solventi polari come l'acqua, è una molecola gassosa, quindi diventa solubile mediante il processo di adsorbimento. A temperatura ambiente standard, 1.44 g di CO2 possono essere solubili in 1L di acqua. Quindi, la solubilità della CO2 in acqua è molto scarsa.
11. La CO2 è ionica?
La CO2 possiede una certa % di carattere ionico. Secondo la regola di Fajan, tutte le molecole covalenti hanno una qualche % di carattere ionico basato sul loro potenziale ionico e polarizzabilità.
La dimensione di C è molto piccola, quindi ha un potenziale ionico sufficiente per polarizzare gli atomi di O. A causa della polarizzabilità degli atomi di O, mostra un certo carattere ionico e può rompere poco gli ioni.
12. La Co2 è acida o basica?
La molecola di CO2 non è di per sé né acida né basica. Ma in un mezzo acquoso, agisce come un acido.
Nella struttura di lewis della CO2, non è presente un protone ionizzabile o un gruppo idrossido. Quindi, è neutro in uno stato normale. Ma quando è solubile in acqua forma acido mite organico Acido carbonico, (H2CO3). A causa della formazione del tutto acido, la soluzione diventa acida poiché l'acqua è neutra. Quindi, nel mezzo acquoso, agisce come un acido.
CO2 + H2O=H2CO3
13. La CO2 è polare o non polare?
La molecola di CO2 è apolare nella sua forma simmetrica. Non c'è momento di dipolo in questa molecola.
Una molecola lo è polare o non polare dipende dal valore risultante del momento di dipolo di questa molecola. Nella struttura di lewis della CO2, la molecola è una struttura lineare e simmetrica, quindi la direzione dei due momenti di dipolo è esattamente opposta e si annulla a vicenda.
Quindi, il momento di dipolo risultante netto per la molecola di CO2 è zero e rende la molecola non polare.
14. La CO2 è simmetrica o asimmetrica?
La forma della molecola di CO2 è simmetrica grazie alla sua struttura lineare. L'atomo C si trova in posizione centrale e due O sono due siti opposti di C e forma una geometria lineare con una forma simmetrica.
Ma nella molecola di CO2, si vede una proprietà di allungamento in cui un legame CO aumenta e l'altro rimane lo stesso, quindi la molecola non si trova più nella forma simmetrica e solo allora ha un momento di dipolo.
Conclusione
Dalla discussione sopra dettagliata sulla CO2 struttura legislativa, possiamo concludere che la CO2 è lineare e una molecola simmetrica con un angolo di legame di 1800 e per questa struttura simmetrica non è polare. La molecola stessa è neutra ma la soluzione acquosa sarà acida.
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Ciao……Sono Biswarup Chandra Dey, ho completato il mio Master in Chimica presso l'Università Centrale del Punjab. La mia area di specializzazione è la Chimica Inorganica. La chimica non è solo leggere riga per riga e memorizzare, è un concetto da comprendere in modo semplice e qui condivido con voi il concetto di chimica che imparo perché vale la pena condividere la conoscenza.