El ion cianato tiene la fórmula química OCN-. También se conoce como isocianatos. Es un ligando ambidentado que forma complejos.
El cianato es una sustancia líquida incolora con un ligero olor. Si se trata con agua genera humos tóxicos y también si se calienta a alta temperatura hasta la descomposición puede producir humos de cianuro y óxidos nítricos que son tóxicos para la salud. En esta editorial estamos aprendiendo sobre OCN- La estructura de Lewis y sus hechos detallados.
¿Cómo dibujar la estructura de Lewis para OCN-?
Algunos puntos para recordar mientras dibujar cualquier estructura de lewis
- Cálculo de los electrones de valencia total de la estructura
- El elemento necesita la electronegatividad más baja para ocupar la posición central
- Conexión de todos los elementos con unión.
fórmula química para cianato el ion es OCN-.
El peso molecular de OCN- es 42.017 g mol-1.
La geometría molecular de OCN- tiene forma lineal.
OCN- tiene hibridación sp.
OCN- es de naturaleza polar.
El isómero del anaión fulminado menos estable es el cianato. También tiene varias formas de sal como el cianato de amonio. El cianato es un anión que consta de tres elementos diferentes, es decir, oxígeno, carbono y nitrógeno. La mayoría de los compuestos de cianato son tóxicos para inhalar, inflamables y también pueden causar irritación en los ojos, la piel y las membranas mucosas.
Es un ligando puente y ambidentado (ambidentado significa que puede coordinarse con cualquiera de sus dos elementos diferentes).
En la estructura OCN-lewis, hay un enlace covalente simple entre el átomo de carbono y oxígeno y un enlace triple dentro de los átomos de oxígeno y nitrógeno. El átomo de nitrógeno en OCN- la estructura de lewis tiene una carga negativa en ella.
OCN-electrones de valencia
- OCN- Cálculo de electrones de valencia total de la estructura
Calculemos los electrones de valencia totales en el ion OCN-. Como nosotros saber que el ion OCN- involucra tres elementos oxígeno, carbono y nitrógeno, tenemos que verificar la posición del grupo de estos tres elementos en la tabla periódica. El átomo de oxígeno pertenece a 16th grupo, átomo de carbono pertenece a 14th grupo y el átomo de nitrógeno pertenece a 15th grupo de la tabla periódica.
Por lo tanto, el átomo O contiene 6 electrones de valencia, el átomo C contiene 4 electrones de valencia y el átomo N contiene 5 electrones de valencia en su capa de valencia. Como el ion OCN- tiene un átomo de O, un átomo de C y un átomo de N, primero calculemos los electrones de valencia totales para el ion OCN-.
Electrones de valencia del átomo de oxígeno = 6 x 1 (O) = 6
Electrones de valencia del átomo de carbono = 4 x 1 (C) = 4
Electrones de valencia del átomo de nitrógeno = 5 x 1 (N) = 5
Ahora, agregue un electrón adicional para la carga negativa (-) presente en el ion OCN-
Entonces, electrones de valencia total de iones OCN- = 6 (O) + 4 (C) + 5 (N) + 1 (-) = 16
Por lo tanto, los electrones de valencia totales en OCN- estructura de luis tiene dieciséis.
Encontremos los pares de electrones totales en la estructura OCN-lewis dividiendo los electrones de valencia totales por dos.
OCN- pares de electrones totales = OCN- electrones de valencia totales / 2 = 16/2 = 8
Por lo tanto, hay un total de ocho pares de electrones en la estructura OCN-lewis.
- El elemento necesita la electronegatividad más baja para ocupar la posición central
El átomo con menor electronegatividad ocupará la posición central del OCN- estructura de luis. El átomo de O tiene una electronegatividad de 3.44, el átomo de C tiene una electronegatividad de 2.55 y el átomo de nitrógeno tiene una electronegatividad de 3.04. Entonces, el átomo de carbono es el menos electronegativo de los tres elementos. Entonces el átomo de carbono ocupará la posición central de la OCN- estructura de luis.
- Conexión de todos los elementos con unión.
Ahora, conecta los tres elementos O, C y N entre sí uniéndolos con un enlace covalente simple entre ellos. Existe la participación de dos electrones de valencia en cada enlace covalente simple.
OCN-regla del octeto de la estructura de Lewis
Tenemos un total de 16 electrones de valencia en OCN- estructura de luis, de los cuales cuatro electrones participan en el enlace entre OC y CN, es decir, dos pares de enlaces. Ahora nos quedan más 12 electrones de valencia para distribuir en OCN- estructura de luis para completar el octeto de los tres elementos presentes en el ion.
Para completar el octeto tenemos que poner los ocho electrones en la capa de valencia de los átomos. Ahora tenemos que completar el octeto de los elementos exteriores, es decir, el oxígeno y el átomo de nitrógeno.
La estructura anterior muestra que los electrones restantes se comparten en O y N, hay seis electrones en el oxígeno y se distribuyen seis electrones en el átomo de nitrógeno. Entonces podemos ver que los átomos de O y N tienen un octeto completo, es decir, dos pares de enlaces y tres pares solitarios. De manera similar, el átomo de N también tiene electrones de enlace teo y tres electrones solitarios.
Por lo tanto, el átomo de O y N tiene un octeto completo con ocho electrones, pero el átomo de C tiene solo cuatro electrones, es decir, un par de electrones de enlace.
Entonces, el átomo de carbono no está satisfecho ya que su octeto no está completa y la estructura es inestable Luego, tenemos que mover los electrones de los átomos de nitrógeno y oxígeno para completar el octeto del átomo de carbono central y también para formar enlaces dobles o triples para obtener una estructura OCN-lewis estable que veremos más adelante en la explicación de la estructura de resonancia.
OCN- estructura lewis cargos formales
Los átomos en cualquier estructura de luis Tener una pequeña carga formal da una estructura más estable. Hay una fórmula para contar las cargas formales de los átomos en una estructura de Lewis de la siguiente manera.
Carga formal = (electrones de valencia – electrones no enlazantes – ½ electrones enlazantes)
Contemos los cargos formales en la estructura OCN-lewis. Entonces, primero contamos la carga formal del átomo de oxígeno.
Átomo de oxígeno: electrones de valencia del oxígeno = 06
Los electrones no enlazantes del oxígeno = 06
Los electrones de enlace del oxígeno = 02
Carga formal de oxígeno = (6 – 6 – 2/2) = -1
Átomo de carbono: electrones de valencia del carbono = 04
Electrones no enlazantes del carbono = 00
Electrones de enlace de carbono =04
Carga formal sobre el carbono = (4 – 0 – 4/2) = +2
Átomo de nitrógeno: electrón de valencia del nitrógeno = 05
El electrón no enlazante del nitrógeno = 06
Electrones de enlace de nitrógeno =02
Carga formal sobre nitrógeno = (05 – 06 – 2/2) = -2
Por lo tanto, el átomo de oxígeno tiene una carga formal de -1, el átomo de carbono tiene una carga formal de +2 y el átomo de nitrógeno tiene una carga formal de -2 en la estructura OCN-lewis.
OCN- estructura de lewis pares solitarios
En OCN- estructura de luis, después de completar ambos elementos externos, es decir, O y N, hay un total de doce electrones no enlazantes en ambos átomos. Significa un total de seis electrones solitarios. los pares están presentes en la estructura OCN-lewis en forma inestable.
Por lo tanto, el átomo de oxígeno tiene tres pares de electrones solitarios, el átomo de carbono tiene cero pares de electrones solitarios y el átomo de nitrógeno tiene tres pares de electrones solitarios en OCN- estructura de Lewis.
OCN- estructura de resonancia de lewis
OCN- estructura de luis muestra tres estructuras de resonancia no equivalentes con la formación de enlaces múltiples (dobles/triples) por transferencia de electrones dentro del ion.
En la estructura de resonancia OCN, las distribuciones de carga y los enlaces varían y los niveles de energía difieren entre sí. Algunas estructuras de resonancia muestran más estabilidad que otras estructuras de resonancia. De acuerdo con las reglas de la estructura de resonancia, si la estructura tiene menos energía de lo que es de naturaleza más estable.
Ya hemos visto en el tema de las cargas formales que la estructura OCN-lewis consiste básicamente en tres cargas -1 en O, +2 en C y -2 en N. Ahora tenemos que convertir los pares de electrones solitarios del átomo de N en lugar del átomo de O , ya que el átomo de O es más electronegativo que el de N. El nitrógeno, al ser menos electronegativo, puede proporcionar más electrones de valencia para compartir.
Para obtener una estructura de resonancia más estable, la carga negativa debe estar en el elemento con más electronegatividad. Entonces, en la estructura anterior, el oxígeno tiene carga negativa en una estructura de resonancia, que es más estable como oxígeno más electronegativo que C y N.
Tenemos que convertir el electrón solitario de los átomos de nitrógeno en un par de enlaces para hacer un enlace CN dentro del átomo de C y N. Como hay más cargas en los átomos, tenemos que convertir más pares de electrones solitarios del átomo de N en un par de enlaces para obtener un enlace triple entre C y N, creando una carga negativa en el átomo de O para dar una estructura más estable.
Ahora, en la estructura anterior más estable, podemos ver que el átomo de carbono ahora tiene ocho electrones en cuatro pares de enlaces, es decir, el átomo de carbono está satisfecho con el octeto completo. Además, la carga negativa está en el átomo de O, ya que es más electronegativo y muestra una buena estructura de luis.
Entonces, finalmente concluimos que la estructura de OCN-Lewis muestra tres resonancias después de la minimización de las cargas en ella. Una estructura de resonancia muestra un enlace simple entre OC y un enlace triple entre CN, la segunda estructura de resonancia muestra un enlace triple entre OC y un enlace simple entre CN y la tercera estructura de resonancia muestra enlaces dobles entre OC y CN.
OCN- forma de estructura de lewis
Como ya vimos en la resonancia anterior explicación de la estructura, que el átomo de O lleva -1 carga negativa ya que es más electronegativo. Además, O y C tienen un enlace covalente simple y el átomo de C y N tiene un enlace triple que muestra una forma estable de estructura. Entonces, hay cero pares de electrones solitarios en el átomo de carbono central. La fórmula genérica de la teoría VSEPR para el ion OCN- es AX2.
Según la estructura anterior y sus electrones de valencia, la disposición de los átomos de OCN parece plana; Además, no hay pares de electrones solitarios presentes y la geometría no está en forma doblada. Entonces, según la teoría VSEPR, la estructura OCN-lewis tiene forma lineal.
OCN- Hibridación
La hibridación de cualquier molécula puede determinarse por la densidad electrónica presente en el átomo. En la estructura de OCN-lewis anterior que discutimos, el átomo de carbono central está creando enlaces dentro del átomo de oxígeno y nitrógeno, ahora discutamos sobre su hibridación.
Hay un enlace triple entre el carbono y el nitrógeno que muestra una densidad de un electrón, también el carbono tiene un enlace covalente simple con el átomo de oxígeno que muestra una segunda densidad de electrones. Como hay dos densidades de electrones para el átomo de carbono en la estructura OCN-lewis, los dos orbitales híbridos pueden formarse por átomo de carbono para formar enlaces con átomos de oxígeno y nitrógeno.
Por lo tanto, el átomo de carbono puede formar un orbital híbrido 's' y un orbital híbrido 'p' durante la formación del enlace simple y triple con el átomo de oxígeno y nitrógeno. Así, el átomo de carbono central tiene 'sp' hibridación en estructura OCN-lewis.
OCN- polar o no polar
Algunos puntos a tener en cuenta, considerando que cualquier molécula es de naturaleza polar o no polar, son los siguientes.
- Si dos átomos tienen más diferencia de electronegatividad, entonces esa molécula es de naturaleza polar.
- Simetría o forma molecular asimétrica, si es simétrica entonces no polar y si es asimétrica entonces es una molécula polar.
- El momento dipolar se crea debido a átomos centrales más electronegativos.
Analicemos la naturaleza polar o no polar de la estructura OCN-Lewis. La electronegatividad del átomo de C es 2.55, la electronegatividad del átomo de O es 3.44 y la electronegatividad del átomo de N es 3.04. Las diferencias de electronegatividades de los tres elementos se ven claramente.
En el caso de la estructura OCN-Lewis, el enlace de carbono y oxígeno (CO) y carbono y nitrógeno (CN) crea un dipolo debido a sus diferencias de electronegatividad. Básicamente sabemos que, la molécula es polar cuando tiene uno o más pares de electrones solitarios en el elemento central y tiene diferentes elementos externos.
Por lo tanto, el átomo de carbono central del ion OCN- no tiene pares de electrones solitarios y también el ion OCN- tiene una geometría asimétrica. Entonces, el ion OCN- es de naturaleza polar.
OCN- ángulo de enlace de la estructura de Lewis
La estructura OCN-Lewis tiene tres elementos dispuestos en un solo plano horizontal y tiene una distribución asimétrica de electrones que muestra la forma lineal del ion OCN-.
Entonces, la estructura OCN-lewis tiene un ángulo de enlace de 180 grados.
OCN- geometría electrónica de la estructura de lewis
Ya hemos hablado sobre la estructura leis, las cargas formales, los electrones de valencia y la estructura de resonancia del ion OCN-. De lo cual podemos ver que hay 16 electrones de valencia totales presentes en el ion OCN-.
A partir de estos 16 electrones de valencia podemos crear dos enlaces dobles entre OC y CN o podemos crear un enlace triple entre OC o CN. Pero la forma estable de la estructura de resonancia OCN muestra un enlace simple entre el átomo de O y C y un enlace triple entre el átomo de C y N con carga negativa en el átomo de O. También hay tres pares solitarios en el átomo O y dos pares solitarios en el átomo N debido a que este ion se denomina ligando ambidentado.
Entonces, el ion OCN- muestra una geometría de par de electrones tetraédricos.
OCN- Usos
Como el ion cianato (OCN-) es de naturaleza tóxica, es decir, es inflamable, también causa irritaciones en la piel humana, los ojos y las membranas mucosas. No hemos visto el ion cianato en nuestro uso general de la vida cotidiana. Podría usarse solo en fábricas e industrias químicas de alto nivel.
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