लुईस संरचना: यह क्या है, इसे कैसे बनाया जाए, उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

लुईस संरचना एक अणु या एक आयन भीतर सहसंयोजक बंध के सभी कि प्रतिनिधित्व है। इसमें, इन बॉन्ड और इलेक्ट्रॉनों को डॉट्स या लंबे डैश द्वारा दर्शाया जाता है, हालांकि अधिकांश समय डॉट्स अनसेंडेड इलेक्ट्रॉनों और कॉलेशेंट बॉन्ड के डैश के अनुरूप होते हैं।

लेकिन एक सहसंयोजक बंधन क्या है? यह आवर्त सारणी के किसी भी दो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों (या बिंदुओं) की एक जोड़ी का साझाकरण है। इन आरेखों के साथ कई कंकाल दिए गए यौगिक के लिए तैयार किए जा सकते हैं। कौन सा सही है यह औपचारिक आरोपों और परमाणुओं की रासायनिक प्रकृति पर निर्भर करेगा।

2-ब्रोमोप्रोपेन यौगिक। बेन मिल्स द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से।

ऊपर की छवि में आपके पास एक उदाहरण है कि लुईस संरचना क्या है। इस मामले में प्रतिनिधित्व यौगिक 2-ब्रोमोप्रोपेन है। आप इलेक्ट्रॉनों के अनुरूप ब्लैक डॉट्स देख सकते हैं, जो उन दोनों बॉन्ड में भाग लेते हैं और जिन्हें साझा नहीं किया जाता है (केवल ब्रा के ऊपर एकमात्र जोड़ी)।

यदि डॉट्स के जोड़े ":" को एक लंबे पानी के छींटे से बदल दिया गया था "-", तो 2-ब्रोमोप्रोपेन के कार्बन कंकाल का प्रतिनिधित्व किया जाएगा: सी - सी - सी। "आण्विक ढांचे" के बजाय इसे C - H - H - C क्यों नहीं बनाया जा सकता है? उत्तर प्रत्येक परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं में निहित है।

इस प्रकार, क्योंकि हाइड्रोजन में एक एकल इलेक्ट्रॉन और एक एकल कक्षीय भरने के लिए उपलब्ध है, यह केवल एक सहसंयोजक बंधन बनाता है। इसलिए, यह कभी भी दो बांड नहीं बना सकता है (हाइड्रोजन बांड के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए)। दूसरी ओर, कार्बन परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास चार सहसंयोजक बंधों के निर्माण (और आवश्यकता) की अनुमति देता है।

इस कारण से, लुईस संरचनाएं जहां सी और एच हस्तक्षेप करना सुसंगत होना चाहिए और उनका इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन द्वारा शासित होना चाहिए। इस तरह, यदि कार्बन में चार से अधिक बंधन हैं, या हाइड्रोजन एक से अधिक है, तो स्केच को त्याग दिया जा सकता है और वास्तविकता के अनुरूप एक नया और शुरू किया जा सकता है।

यह यहाँ है कि इन संरचनाओं के मुख्य रूपांकनों या बेचानों में से एक दिखाई देता है, जिसे गिल्बर्ट न्यूटन लुईस ने प्रायोगिक डेटा के लिए आणविक निरूपण के लिए अपनी खोज में प्रस्तुत किया: आणविक संरचना और औपचारिक शुल्क।

सभी मौजूदा यौगिकों को लुईस संरचनाओं द्वारा दर्शाया जा सकता है, जो अणु या आयनों की तरह हो सकता है।

लुईस संरचना क्या है?

यह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की एक प्रतिनिधि संरचना और अणु या आयन में सहसंयोजक बंधन है जो इसकी आणविक संरचना का एक विचार प्राप्त करने के लिए कार्य करता है।

हालांकि, यह संरचना कुछ महत्वपूर्ण विवरणों की भविष्यवाणी करने में विफल रहती है जैसे कि आणविक ज्यामिति एक परमाणु और उसके पर्यावरण के बारे में (यदि यह वर्ग, त्रिकोणीय विमान, द्विध्रुवीय, आदि) है।

इसी तरह, यह कुछ भी नहीं कहता है कि इसके परमाणुओं का रासायनिक संकरण क्या है, लेकिन यह कहता है कि डबल या ट्रिपल बॉन्ड कहां स्थित हैं और यदि संरचना में प्रतिध्वनि है।

इस जानकारी के साथ, एक यौगिक की प्रतिक्रियाशीलता के बारे में तर्क कर सकता है, इसकी स्थिरता, अणु कैसे और किस तंत्र का अनुसरण करता है जब यह प्रतिक्रिया करता है।

इस कारण से, लुईस संरचनाएं कभी नहीं मानी जाती हैं और बहुत उपयोगी होती हैं, क्योंकि उनमें नए रासायनिक शिक्षण को संघनित किया जा सकता है।

यह कैसे किया जाता है?

एक संरचना, सूत्र या लुईस आरेख को खींचने या स्केच करने के लिए, यौगिक का रासायनिक सूत्र आवश्यक है। इसके बिना, आप यह भी नहीं जान सकते कि कौन से परमाणु हैं जो इसे बनाते हैं। एक बार इसके साथ, आवर्त सारणी का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि वे किन समूहों से संबंधित हैं।

उदाहरण के लिए, यदि आपके पास कंपाउंड सी ₁₄ ओ ₂ एन _{3 है} तो आपको उन समूहों की तलाश करनी होगी जहां कार्बन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन हैं। एक बार यह हो जाने के बाद, कोई फर्क नहीं पड़ता कि यौगिक क्या है, वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान रहती है, इसलिए जितनी जल्दी या बाद में उन्हें याद किया जाता है।

इस प्रकार, कार्बन समूह IVA, ऑक्सीजन समूह VIA और नाइट्रोजन VA के अंतर्गत आता है। समूह संख्या वैलेंस इलेक्ट्रॉनों (अंक) की संख्या के बराबर है। इन सभी में वैलेंस शेल ऑक्टेट भरने की प्रवृत्ति आम है।

अष्टक नियम क्या है?

यह कहता है कि स्थिरता प्राप्त करने के लिए परमाणुओं के लिए आठ इलेक्ट्रॉनों के साथ अपने ऊर्जा स्तर को पूरा करने की प्रवृत्ति है। यह सभी गैर-धात्विक तत्वों या आवधिक तालिका के सोप ब्लॉकों में पाए जाने वाले पर लागू होता है।

हालांकि, सभी तत्व ओकटेट नियम का पालन नहीं करते हैं। विशेष मामले संक्रमण धातुएं हैं, जिनकी संरचना औपचारिक शुल्क और उनके समूह संख्या पर आधारित है।

गैर-धातु तत्वों के वैलेंस शेल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या, जिनमें लुईस संरचना संचालित की जा सकती है।

गणितीय सूत्र को लागू करना

यह जानते हुए कि तत्व किस समूह के हैं, और इसलिए बांड बनाने के लिए उपलब्ध वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या, हम निम्नलिखित सूत्र के साथ आगे बढ़ते हैं, जो लुईस संरचनाओं को खींचने के लिए उपयोगी है:

सी = एन - डी

जहाँ C का अर्थ है साझा इलेक्ट्रॉन, यानी वे, जो सहसंयोजक बंधनों में भाग लेते हैं। चूंकि प्रत्येक बंधन दो इलेक्ट्रॉनों से बना होता है, तो C / 2 बांड की संख्या (या डैश) के बराबर होता है जिसे खींचना चाहिए।

एन आवश्यक इलेक्ट्रॉन हैं, जो परमाणु को अपने वैभव के खोल में इस अवधि के बाद होने वाले महान गैस के लिए इयोइलेक्ट्रोनिक होना चाहिए। एच के अलावा अन्य सभी तत्वों के लिए (क्योंकि उसे उसकी तुलना करने के लिए दो इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है) उन्हें आठ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।

डी उपलब्ध इलेक्ट्रॉन्स होते हैं, जो वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के समूह या संख्याओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। इस प्रकार, चूंकि Cl समूह VIIA से संबंधित है, इसलिए इसे सात काले बिंदुओं या इलेक्ट्रॉनों से घिरा होना चाहिए, और यह ध्यान रखना चाहिए कि बंधन बनाने के लिए एक जोड़ी की आवश्यकता होती है।

परमाणुओं, उनके बिंदुओं और सी / 2 बांडों की संख्या होने के बाद, एक लुईस संरचना को सुधार किया जा सकता है। लेकिन इसके अलावा, अन्य "नियमों" की धारणा होना आवश्यक है।

कम से कम इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु कहां रखें

विशाल बहुमत वाली संरचनाओं में कम से कम विद्युतीय परमाणु केंद्रों पर कब्जा कर लेते हैं। इस कारण से, यदि आपके पास P, O और F परमाणुओं के साथ एक कंपाउंड है, तो P को काल्पनिक संरचना के केंद्र में स्थित होना चाहिए।

इसके अलावा, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि हाइड्रोजन्स सामान्य रूप से अत्यधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणुओं से बंधते हैं। यदि आपके पास एक यौगिक में Zn, H और O हैं, तो H, O के साथ जाएगा और Zn (Zn - O - H और not H - Zn - O) के साथ नहीं। इस नियम के अपवाद हैं, लेकिन यह आमतौर पर गैर-धातु परमाणुओं के साथ होता है।

समरूपता और औपचारिक भार

प्रकृति में आणविक संरचनाओं को बनाने के लिए एक उच्च प्राथमिकता है जो यथासंभव सममित हैं। यह गड़बड़ संरचनाओं को बनाने से बचने में मदद करता है, परमाणुओं के साथ इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि वे किसी भी स्पष्ट पैटर्न का पालन नहीं करते हैं।

उदाहरण के लिए, यौगिक सी ₂ ए _{3 के लिए}, जहां ए एक काल्पनिक परमाणु है, सबसे अधिक संभावना संरचना ए - सी - ए - सी - ए होगी। अपने पक्षों की समरूपता पर ध्यान दें, दूसरे के दोनों प्रतिबिंब।

विशेष रूप से आयनों के लिए, लुईस संरचनाओं को बनाते समय औपचारिक प्रभार भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस प्रकार, बांडों को जोड़ा या हटाया जा सकता है ताकि एक परमाणु का औपचारिक प्रभार प्रदर्शित कुल प्रभार से मेल खाता हो। यह मानदंड संक्रमण धातु यौगिकों के लिए बहुत सहायक है।

ऑक्टेट नियम पर सीमाएं

एल्यूमीनियम ट्राइफ्लोराइड का प्रतिनिधित्व, एक यौगिक जो अस्थिर है। दोनों तत्व छह इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं, जो तीन सहसंयोजक बांड उत्पन्न करते हैं, जब उन्हें स्थिरता प्राप्त करने के लिए आठ होना चाहिए। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

सभी नियमों का पालन नहीं किया जाता है, जो जरूरी नहीं है कि संरचना गलत है। इसके कई उदाहरण कई यौगिकों में देखे गए हैं जहाँ समूह IIIA तत्व (B, Al, Ga, In, Tl) शामिल हैं। एल्यूमीनियम ट्राइफ्लोराइड (AlF ₃) को विशेष रूप से यहां माना जाता है ।

ऊपर वर्णित सूत्र को लागू करना, हमारे पास है:

डी = 1 × 3 (एक एल्यूमीनियम परमाणु) + 7 × 3 (तीन फ्लोरीन परमाणु) = 24 इलेक्ट्रॉन

यहां 3 और 7 एल्यूमीनियम और फ्लोरीन के लिए उपलब्ध वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के संबंधित समूह या संख्या हैं। फिर, आवश्यक इलेक्ट्रॉनों एन पर विचार:

एन = 8 × 1 (एक एल्यूमीनियम परमाणु) + 8 × 3 (तीन फ्लोरीन परमाणु) = 32 इलेक्ट्रॉन

और इसलिए साझा इलेक्ट्रॉनों हैं:

सी = एन - डी

सी = 32 - 24 = 8 इलेक्ट्रॉनों

सी / 2 = 4 लिंक

चूंकि एल्यूमीनियम कम से कम इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु है, इसे केंद्र में रखा जाना चाहिए, और फ्लोरीन केवल एक बंधन बनाता है। इसे देखते हुए, हमारे पास AlF ₃ (ऊपरी छवि) की लुईस संरचना है । साझा इलेक्ट्रॉनों को गैर-साझा लोगों से अलग करने के लिए हरे रंग के डॉट्स के साथ हाइलाइट किया जाता है।

हालांकि गणना का अनुमान है कि 4 बांड का गठन किया जाना चाहिए, एल्यूमीनियम में पर्याप्त इलेक्ट्रॉनों का अभाव है और कोई चौथा फ्लोरीन परमाणु भी नहीं है। नतीजतन, एल्यूमीनियम ऑक्टेट नियम का पालन नहीं करता है और यह तथ्य गणना में परिलक्षित नहीं होता है।

लुईस संरचनाओं के उदाहरण

आयोडीन

आयोडीन के अधातुओं में प्रत्येक में सात इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए प्रत्येक में से एक इलेक्ट्रॉन को साझा करके, वे एक सहसंयोजक बंधन उत्पन्न करते हैं जो स्थिरता प्रदान करता है। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

आयोडीन एक हलोजन है और इसलिए समूह VIIA के अंतर्गत आता है। इस प्रकार सात वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, और इस सरल डायटोमिक अणु को सूत्र को सुधारने या लागू करने का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:

D = 2 × 7 (दो आयोडीन परमाणु) = 14 इलेक्ट्रॉन

एन = 2 × 8 = 16 इलेक्ट्रॉन

सी = 16 - 14 = 2 इलेक्ट्रॉनों

सी / 2 = 1 लिंक

14 इलेक्ट्रॉनों के रूप में 2 सहसंयोजक बंधन (हरे डॉट्स और डैश) में भाग लेते हैं, 12 गैर-साझा के रूप में रहते हैं; और चूंकि वे दो आयोडीन परमाणु हैं, उनमें से एक के लिए 6 को विभाजित किया जाना चाहिए (इसकी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों)। इस अणु में केवल वही संरचना संभव है, जिसकी ज्यामिति रैखिक है।

अमोनिया

नाइट्रोजन में 5 इलेक्ट्रॉन हैं, जबकि हाइड्रोजन केवल 1. तीन सहसंयोजक बंधों की स्थापना करके स्थिरता प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है, एन से एक इलेक्ट्रॉन और दूसरे से एच स्रोत: गेब्रियल बोलेवर

अमोनिया अणु के लिए लुईस संरचना क्या है? चूंकि नाइट्रोजन समूह VA का है, इसमें पांच वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं, और फिर:

D = 1 × 5 (एक नाइट्रोजन परमाणु) + 1 × 3 (तीन हाइड्रोजन परमाणु) = 8 इलेक्ट्रॉन

एन = 8 × 1 + 2 × 3 = 14 इलेक्ट्रॉन

सी = 14 - 8 = 6 इलेक्ट्रॉन

सी / 2 = 3 लिंक

इस बार सूत्र लिंक (तीन हरे लिंक) की संख्या के साथ सही है। 8 उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों में से 6 बॉन्ड में भाग लेते हैं, एक अनसुलझा जोड़ा रहता है जो नाइट्रोजन परमाणु के ऊपर स्थित होता है।

यह संरचना वह सब कुछ कहती है जो अमोनिया बेस के बारे में जाना जाता है। TEV और TRPEV के ज्ञान को लागू करते हुए, यह माना जाता है कि ज्यामिति नाइट्रोजन मुक्त जोड़ी द्वारा विकृत टेट्राहेड्रल है और इसीलिए इस का संकरण ³ sp है ।

सी

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

सूत्र एक कार्बनिक यौगिक से मेल खाती है। सूत्र को लागू करने से पहले, यह याद रखना चाहिए कि हाइड्रोजेन एक एकल बंधन, ऑक्सीजन दो, कार्बन चार बनाता है और संरचना को यथासंभव सममित होना चाहिए। पिछले उदाहरणों के अनुसार, हमारे पास है:

D = 6 × 1 (छह हाइड्रोजन परमाणु) + 6 × 1 (एक ऑक्सीजन परमाणु) + 4 × 2 (दो कार्बन परमाणु) = 20 इलेक्ट्रॉन

N = 6 × 2 (छह हाइड्रोजन परमाणु) + 8 × 1 (एक ऑक्सीजन परमाणु) + 8 × 2 (दो कार्बन परमाणु) = 36 इलेक्ट्रॉन

सी = 36 - 20 = 16 इलेक्ट्रॉन

सी / 2 = 8 लिंक

हरे रंग की डैश की संख्या 8 गणना लिंक के अनुरूप है। प्रस्तावित लुईस संरचना इथेनॉल सीएच ₃ सीएच ₂ ओएच की है। हालांकि, डिमिथाइल ईथर सीएच ₃ ओसीएच ₃ की संरचना का प्रस्ताव करना भी सही होगा, जो कि और भी अधिक सममित है।

दोनों में से कौन सा "अधिक" सही है? दोनों समान रूप से हैं, चूंकि संरचनाएं आणविक सूत्र सी ₂ एच ₆ ओ के संरचनात्मक आइसोमर्स के रूप में उत्पन्न हुईं ।

परमंगनेट आयन

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

स्थिति जटिल है जब यह संक्रमण धातु यौगिकों के लिए लुईस संरचनाओं को बनाने के लिए वांछित है। मैंगनीज समूह VIIB से संबंधित है, इसी तरह, उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों के बीच ऋणात्मक आवेश के इलेक्ट्रॉन को जोड़ा जाना चाहिए। हमारे पास जो फार्मूला है उसे लागू करना:

D = 7 × 1 (एक मैंगनीज परमाणु) + 6 × 4 (चार ऑक्सीजन परमाणु) + 1 इलेक्ट्रॉन बार आवेश = 32 इलेक्ट्रॉन

एन = 8 × 1 + 8 × 4 = 40 इलेक्ट्रॉन

C = 40 - 32 = 8 साझा इलेक्ट्रॉन

सी / 2 = 4 लिंक

हालांकि, संक्रमण धातुओं में आठ से अधिक वैलेंस इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। इसके अलावा, MnO ₄ ^- आयन के लिए ऋणात्मक आवेश प्रदर्शित करने के लिए, ऑक्सीजन परमाणुओं के औपचारिक आवेशों को कम करना आवश्यक है। कैसे? दोहरे बंधनों के माध्यम से।

यदि सब MnO के बंधन ₄ ^- सरल थे, ऑक्सीजन की औपचारिक आरोपों को -1 बराबर होगा। चूंकि चार हैं, परिणामस्वरूप चार्ज आयन के लिए -4 होगा, जो स्पष्ट रूप से सच नहीं है। जब दोहरे बंधन बनते हैं, तो यह गारंटी दी जाती है कि आयन में परिलक्षित एक एकल ऑक्सीजन का नकारात्मक औपचारिक आवेश होता है।

परमैंगनेट आयन में यह देखा जा सकता है कि अनुनाद है। इसका तात्पर्य यह है कि चार O परमाणुओं के बीच केवल एकल Mn - O बॉन्ड को सुधारा जाता है।

डाइक्रोमेट आयन

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

अंत में, एक समान मामला डाइक्रोमेट आयन (सीआर ₂ ओ ₇) के साथ होता है। क्रोमियम समूह VIB से संबंधित है, इसलिए इसमें छह वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं। फार्मूला फिर से लागू करना:

D = 6 × 2 (दो क्रोमियम परमाणु) + 6 × 7 (सात ऑक्सीजन परमाणु) + 2 इलेक्ट्रॉन्स द्विगुणित आवेश = 56 इलेक्ट्रॉनों

एन = 8 × 2 + 8 × 7 = 72 इलेक्ट्रॉन

C = 72 - 56 = 16 साझा इलेक्ट्रॉन

सी / 2 = 8 लिंक

लेकिन 8 बंधन नहीं हैं, लेकिन 12. समान कारणों के लिए, परमैंगनेट आयन में नकारात्मक औपचारिक आरोपों के साथ दो ऑक्सीजेन को छोड़ दिया जाना चाहिए जो कि -2 को जोड़ते हैं, डाइक्रोमेट आयन का प्रभार।

इस प्रकार, आवश्यक के रूप में कई डबल बांड जोड़े जाते हैं। इस तरह हम Cr ₂ O ₇ ^{2– के} लिए छवि की लुईस संरचना पर पहुँचते हैं ।

संदर्भ

1. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। कैंजेज लर्निंग, पी 251।
2. लुईस संरचनाएं। से लिया गया: chemed.chem.purdue.edu
3. स्टीवन ए। हार्डिंगर, रसायन विज्ञान और जैव रसायन विभाग, यूसीएलए। (2017)। लुईस की संरचना। से लिया गया: chem.ucla.edu
4. वेन ब्रेसलिन। (2012)। ड्राइंग लुईस संरचनाएं। से लिया गया: terpconnect.umd.edu
5. वेबमास्टर। (2012)। लुईस ("इलेक्ट्रॉन डॉट") संरचनाएं। रसायन विज्ञान विभाग, मेन विश्वविद्यालय, ओरोनो। से लिया गया: केमिस्ट्री.umeche.maine.edu
6. लैंकेस्टर, सीन। (25 अप्रैल, 2017)। कैसे निर्धारित करने के लिए कि कितने तत्व एक तत्व की लुईस डॉट संरचना पर हैं। Sciencing। से पुनर्प्राप्त: Sciencing.com