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Strutture di Lewis

Lewis Structures

Lewis StructuresShared electron pairs (bonds) and lone pairs shown explicitly. Atoms satisfy the octet rule.OHHNHHHCHHHHCOONNH₂OWaterBent, 104.5°NH₃AmmoniaTrigonal pyramidalCH₄MethaneTetrahedral, 109.5°CO₂Carbon dioxideLinear, double bondsN₂NitrogenLinear, triple bondOctet RuleEach main-group atomseeks 8 electrons inits valence shell.H is the exception:it fills with just 2.Dots = lone pairsLines = shared pairsSingle: 2e, double: 4eTriple: 6e (as in N₂)N₂ bond order = 3Steps: count valence e, place single bonds, fill octets with lone pairs, convert lone pairs to double/triple bonds if needed

Una struttura di Lewis è una rappresentazione bidimensionale di una molecola che mostra gli elettroni di valenza di ciascun atomo come coppie di legame (linee tra atomi) o coppie solitarie non leganti (punti sui singoli atomi). La procedura segue un algoritmo in quattro fasi: contare tutti gli elettroni di valenza (ad esempio, l'acqua ha 2+6 = 8), collegare gli atomi con legami singoli, distribuire gli elettroni rimanenti come coppie solitarie per soddisfare la regola dell'ottetto per ogni atomo (o del duetto per l'idrogeno) e convertire coppie solitarie in legami multipli dove necessario per soddisfare tutti gli ottetti. La struttura di Lewis dell'acqua prevede due legami O-H singoli e due coppie solitarie sull'ossigeno, che contabilizzano tutti gli 8 elettroni di valenza. L'ammoniaca (NH3) ha tre legami N-H e una coppia solitaria sull'azoto; la coppia solitaria residua è responsabile della basicità dell'ammoniaca e della sua forma molecolare piramidale una volta che la repulsione delle coppie solitarie viene considerata tramite la teoria VSEPR.

I legami multipli emergono quando le coppie solitarie devono essere convertite per soddisfare gli ottetti. Nella CO2, il carbonio inizialmente dispone solo di 4 elettroni dai due legami singoli con gli ossigeni, lasciando il carbonio due elettroni al di sotto dell'ottetto; convertendo una coppia solitaria di ciascun ossigeno in un legame pi greco si ottengono due doppi legami C=O che soddisfano tutti e tre gli atomi. L'azoto molecolare (N2) richiede un triplo legame (ordine di legame 3, lunghezza di legame 110 pm, energia di legame 945 kJ/mol) perché sia il legame singolo sia quello doppio lascerebbero l'azoto privo di ottetto. Questa elevatissima energia di legame spiega la grande inerzia chimica dell'N2 e il motivo per cui la fissazione dell'azoto da parte degli enzimi nitrogenasi richiede 16 ATP per molecola. Il metano (CH4) illustra il caso più semplice: quattro legami singoli C-H, nessuna coppia solitaria sul carbonio, tutti gli ottetti (e i duetti dell'H) soddisfatti, angolo di legame di 109,5 gradi nelle tre dimensioni.

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