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Commit f4a03a7e authored by Alexander Schoch's avatar Alexander Schoch
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write formal charges and resonance

parent fc7a0d56
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......@@ -320,7 +320,7 @@ Um die Oxidationszahl (Beispiel: S in Schwefelsäure \ce{H2SO4}, Fig. \ref{fig:h
\item Für jede Bindung:
\begin{enumerate}
\item Heteronukleare Bindung (unterschiedliche Atome): Alle Bindungselektronen demjenigen Atom mit der höheren Elektronegativität zuschreiben.
\item Homonuklearen Bindung (gleiche Atome): Gleichmässig aufteilen
\item Homonukleare Bindung (gleiche Atome): Gleichmässig aufteilen
\end{enumerate}
\textcolor{blue}{Alle Bindungs-\ce{e-} werden den Sauerstoffatomen zugeschrieben}
\item Valenzelektronen nach der Zuteilung bestimmen. \textcolor{blue}{\ce{0e-}}
......@@ -330,12 +330,74 @@ Um die Oxidationszahl (Beispiel: S in Schwefelsäure \ce{H2SO4}, Fig. \ref{fig:h
Tipps:
\begin{itemize}
\item F ist immer -I
\item F ist immer -I (ausser in \ce{F2})
\item O ist meistens -II (ausser wenn mit O oder F gebunden)
\item H ist meistens +I (ausser wenn mit H gebunden oder als Hydrid)
\end{itemize}
% TODO: Alex, can you add a Section about Formalladungen and Mesomere Grenzstrukturen/Resonanz?
\subsection{Formalladungen}
Während für die Bestimmung der Oxidationszahlen beide Bindungselektronen dem \textit{elektronegativeren Atom} zugeordnet werden, werden für Formalladungen alle Bindungen \textit{homolytisch} (\enquote{in der Mitte}) gespalten. Falls sich die Valenzelektronenzahl im Grundzustand und nach der homolytischen Spaltung unterscheiden, tritt eine Formalladung auf.
\begin{itemize}
\item Die Summe aller Formalladungen muss der tatsächlichen Ladung des Teilchens entpsrechen.
\item Oftmals können Formalladungen durch Resonanz auf andere Atome verschoben oder eliminiert werden.
\end{itemize}
\begin{figure}[h]
\begin{minipage}{0.5\linewidth}
\centering
\chemfig{
\lewis{46,O}=[:30]\lewis{2,O}(-[1,0.4,,,,draw=none]\oplus)-[:-30]\lewis{026,O}(-[1,0.4,,,,draw=none]\ominus)
}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.49\linewidth}
{Lewis-Formel von Ozon. Wenn alle Bindungen homolytisch gespalten werden, besitzt das linke Sauerstoffatom \ce{6e-} und ist somit formal neutral, das Mittlere erhält \ce{5e-} und ist somit formal positiv geladen und das Rechte erhält \ce{7e-} und besitzt somit eine negative Formalladung.}
\end{minipage}
\end{figure}
\begin{figure}[h]
\begin{minipage}{0.5\linewidth}
{Lewis-Formel von Kohlenmonoxid. Nach der homolytischen Spaltung der Dreifachbindung besitzen beide Atome \ce{5e-}, was zu den eingezeichneten Formalladungen führt.}
\end{minipage}
\begin{minipage}{0.49\linewidth}
\centering
\chemfig{
\lewis{4,O}(-[2,0.4,,,,draw=none]\oplus)~\lewis{0,C}(-[2,0.4,,,,draw=none]\ominus)
}
\end{minipage}
\end{figure}
\subsection{Resonanz}
Resonanz beschreibt das Konzept, dass sich $\pi$-Bindungen nicht dort befinden \textit{müssen}, wo sie in der Lewis-Formel eingezeichnet werden. Benachbarte, parallel zueinander stehende p-Orbitale bilden nämmlich $\pi$-Systeme und somit kommen die Elektronen \textit{delokalisiert} (\enquote{nicht einem besteimmten Ort zugehörig}) vor. Verschiedene Grenzformen eines Teilchens mit $\pi$-Systemen nennt man \textit{Resonanz- oder Grenzstrukturen}.\par\smallskip
Eine Molekülstruktur kann nicht einer bestimmten Grenzstruktur zugeordnet werden. Vielmehr ist sie alle Grenstrukturen gemeinsam, und das Molekül und seine Eigenschaften wird durch all seine Grenzstrukturen beschrieben.
\begin{figure}[h]
\centering
\begin{subfigure}[b]{0.47\linewidth}
\centering
\schemestart
\chemfig{\lewis{46,O}=[:30]\lewis{2,O}(-[1,0.4,,,,draw=none]\oplus)-[:-30]\lewis{026,O}(-[1,0.4,,,,draw=none]\ominus)}
\quad\arrow{<->}\quad
\chemfig{\lewis{06,O}=[:150]\lewis{2,O}(-[3,0.4,,,,draw=none]\oplus)-[:-150]\lewis{426,O}(-[3,0.4,,,,draw=none]\ominus)}
\schemestop
\caption{Resonanzstrukturen von Ozon: Durch die Verschiebung der $\pi$-Bindung auf das linke Sauerstoffatom und des nichtbindenden Elektronenpars des formal negativ geladenen Sauerstoffatoms zu einer Doppelbindung kann die andere Grenzstruktur erreicht werden.}
\end{subfigure}\hfill
\begin{subfigure}[b]{0.47\linewidth}
\centering
\schemestart
\chemfig{\chemabove{\lewis{4,O}}{\oplus}~\chemabove{\lewis{0,C}}{\ominus}}
\quad\arrow{<->}\quad
\chemfig{\lewis{35,O}=\lewis{0,C}}
\schemestop
\caption{Resonanzstrukturen von Kohlenmonoxid: Durch die Verschiebung einer $\pi$-Bindung auf das Sauerstoffatom wird eine weitere Resonanzstruktur erreicht werden. Beacte, dass bei C dann die Oktettregel nicht erfüllt wird und diese Resonanozstruktur also eine tiefe Gewichtung besitzt.}
\end{subfigure}
\caption{Durch das Verschieben von Elektronenpaaren können verschiedene Grenzstrukturen desselben Moleküls formuliert werden.}
\end{figure}
\section{VSEPR/VSEPD}
W\"ahrend die Lewis-Struktur aufzeigen kann, welche Atome wie miteinander binden, ist das VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) Modell dazu da, um zu zeigen, wie die Atome r\"aumlich mit einander stehen. VSEPR wird immer nach dem gleichen Schema angewandt.
......
......@@ -12,7 +12,7 @@
\usepackage{amsfonts}
%\usepackage{biblatex} %for citations and bibliography
\usepackage{booktabs} %for \toprule (tables with nicer horizontal lines)
\usepackage{caption}
%\usepackage{caption}
%\usepackage{cite}
\usepackage{chemfig} %for chemical figures
\usepackage{fancyhdr} %for customisation of the header (also offers additional pagestyle 'fancy' that includes a line underneath the header)
......@@ -44,7 +44,7 @@
\usepackage[version=4]{mhchem}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric}
\usetikzlibrary{arrows}
%\usetikzlibrary{arrows}
\usepackage{xurl}
\usepackage{listings}
\usepackage{mdframed}
......
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