W celu przedstawienia wiązania chemicznego, można zastosować wzory elektronowe, zwane też wzorami Lewisa. Są to wzory strukturalne z zaznaczonym rozmieszczeniem par elektronowych wiążących (elektrony wspólne) i niewiążących (wolne pary elektronowe). Wyróżnić można trzy rodzaje wzorów elektronowych:
kropkowewzór elektronowy kropkowykropkowe (wszystkie elektrony przedstawione są za pomocą kropek);
kreskowewzór elektronowy kreskowykreskowe (każda para elektronów przedstawiona jest za pomocą kreski);
kreskowo–kropkowewzór elektronowy kreskowo–kropkowykreskowo–kropkowe (wiążąca para elektronowa przedstawiona jest kreską, a wolna para elektronowa zaznaczona jest jako dwie kropki).
Wiązanie koordynacyjne jest rodzajem wiązania kowalencyjnego. Tworzy je para elektronowa pochodząca od jednego atomu tworzącego wiązanie – donora, przesunięta w kierunku drugiego atomu – akceptora. Wiązanie to można zaznaczyć we wzorach kreskowych i kreskowo–kropkowych strzałką skierowaną w stronę akceptora.
Podczas powstawania cząsteczek z atomów, w wyniku nakładania się orbitali atomowych z niesparowanymi elektronami, uzyskujemy wiążącą parę elektronową, która tworzy orbital cząsteczkowy ze sparowaną parą elektronową. Możliwe jest też utworzenie wiązania, które stanowi para elektronowa tylko jednego z atomów (wiązanie donorowo–akceptorowe). Z kolei wolne pary elektronowe cząsteczka przejmuje w tej samej postaci, w jakiej znajdowały się na atomach. Zasady tworzenia wzoru elektronowego można przedstawić, korzystając z klatkowego zapisu konfiguracji elektronowej atomów, które biorą udział w tworzeniu cząsteczki – np. fluorowodoru (HF).
R1QBZ6Ina0Q6V1
Atom wodoru posiada jeden niesparowany elektron, ale do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej potrzebuje jeszcze jednego. Podobnie jest w przypadku atomu fluoru, który także potrzebuje jednego elektronu, aby uzyskać trwałą, walencyjną konfiguracją elektronową. Atom fluoru posiada siedem elektronów walencyjnych, w tym trzy pary elektronowe i jeden niesparowany elektron. Miedzy atomami wodoru i fluoru następuje uwspólnienie niesparowanych elektronów i utworzenie tym samym wiążącej pary elektronowej.
R1JchKyNLOBh0
bg‑gray2
Tworzenie wzoru elektronowego cząsteczki wody
bg
Atom tlenu posiada sześć elektronów walencyjnych, więc do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej brakuje mu dwóch elektronów. Potrzebne elektrony uzyskuje od dwóch atomów wodoru, z którymi uwspólnia swoje dwa elektrony.
RwogvWf5sP7Jv1
Rlz9JxshSslbs
bg‑gray2
Tworzenie wzoru elektronowego jonu hydroniowego
bg
Jeżeli do cząsteczki wody przyłączy się proton, to otrzymany zostanie jon hydroniowy (). W cząsteczce wody oba atomy wodoru i atom tlenu posiadają trwałą walencyjną konfigurację elektronową. Na atomie tlenu znajdują się dwie wolne pary elektronowe, z których jedna zostanie wykorzystana na utworzenie wiązania donorowo‑akceptorowego.
Kwas siarkowy() () składa się z dwóch atomów wodoru, jednego atomu siarki i czterech atomów tlenu.
RnMHNUODYOIEh1
Atomy wodoru posiadają po jednym niesparowanym elektronie, więc brakuje im jednego elektronu do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej. Potrzebny elektron uzyskają od atomów tlenu, które posiadają po cztery elektrony sparowane i dwa niesparowane. Każdy z atomów tlenu przeznaczy swój jeden elektron niesparowany na wiązanie z atomem wodoru. Drugi niesparowany elektron atomów tlenu weźmie udział w tworzeniu wiążącej pary elektronowej z atomem siarki, której do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej brakuje dwóch elektronów. W ten sposób zarówno atomy wodoru, tlenu, jak i atom siarki uzyskują trwałe, walencyjne konfiguracje elektronowe. W celu przyłączenia dwóch kolejnych atomów tlenu, atom siarki przeznacza swoje dwie wolne pary elektronowe na utworzenie wiązania donorowo‑akceptorowego (atom tlenu, chcąc przyjąć parę elektronową, musi przenieść niesparowany elektron na inny orbital, na którym znajduje się elektron, dzięki czemu pozostawia jeden wolny).
R14bQOlCwcKpt
Słownik
wzór elektronowy kropkowy
wzór elektronowy kropkowy
wzór elektronowy, w którym wszystkie elektrony przedstawione są za pomocą kropek
wzór elektronowy kreskowy
wzór elektronowy kreskowy
wzór elektronowy, w którym każda para elektronów przedstawiona jest za pomocą kreski
wzór elektronowy kreskowo–kropkowy
wzór elektronowy kreskowo–kropkowy
wzór elektronowy, w którym wiążąca para elektronowa przedstawiona jest kreską, a wolna para elektronowa zaznaczona jest jako dwie kropki
Bibliografia
Pazdro K., Rola – Noworyta A., Chemia. Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów, Warszawa 2014.