Wstęp do rysowania wzorów elektronowych
1. Wzór sumaryczny, czyli sumujemy wszystkie atomy
To pierwszy sposób zapisu cząsteczek z jakim mamy styczność. Przykładowo kwas siarkowy to dla nas H2SO4 . Co mówi nam taki wzór ? To, że w jednej cząsteczce kwasu siarkowego znajdują się dwa atomy wodoru, jeden atom siarki oraz cztery atomy tlenu[1].
Wzór sumaryczny informuje nas ile jakich atomów znajduje się w jednej cząsteczce związku chemicznego.
Wzór sumaryczny ma tą wadę, że dość mało nam mówi. Przykładowo cukier glukoza ma wzór C6H12O6 , ale fruktoza, będąca innym związkiem chemicznym ma ten sam wzór sumaryczny. I nie tylko fruktoza, ale dziesiątki innych cukrów.
Obok mamy fragment zadania z Olimpiady Chemicznej. Została tutaj podana informacja o związku K właśnie w postaci jego wzoru sumarycznego. Czyli wiemy, że w jednej cząsteczce takiego związku będą 4 atomy węgla, 6 atomów wodoru, 4 atomy azotu i jeden atom siarki. Całość wygląda strasznie, ale spokojnie, my jesteśmy na razie na poziomie wyciągania prostej informacji, czyli wzoru sumarycznego, nawet jeśli otoczka zadania wygląda ciężko!
64 Olimpiada Chemiczna, finał − fragment zadania 5.
2. Wzór empiryczny, a wzór rzeczywisty
Załóżmy, że mamy pizzę, w której jest osiem kawałków. Zjadłeś cztery kawałki, czyli 4/8 pizzy. Gdybyś jednak na matmie napisał na tablicy 4/8, oj, to rączki by bolały, a po klasie rozbrzmiałby głuchy plask rozbijanej linijki na Twojej ręce.
Musi być 1/2 ! Tylko, że mówiąc 4/8 pizzy mamy jakby bardziej prawdziwy obraz, bo wiadomo, że zjadłeś cztery kawałki, a łącznie było ich osiem. A mówiąc 1/2 , to bardziej wskazuje to na to, że zjadłeś 1 kawałek, a było ich dwa.
Dokładnie taka sama zależność jest pomiędzy wzorem empirycznym (1/2) i rzeczywistym (4/8).
Wzór empiryczny mówi nam, w jakim najprostszym stosunku ilościowym znajdują się atomy (ile jest jakich atomów).
Nic nie stoi na przeszkodzie, żeby pizza składa się z dwóch ogromnych kawałków, a Ty zjadłeś jeden. Ale może być ta wcześniejsza sytuacja. Z tego wynika, że wzór empiryczny może być taki sam jak wzór rzeczywisty, ale niekoniecznie tak musi być.
Weźmy na przykład dwa tlenki azotu :
| Cząsteczka | NO2 | N2O4 |
| Wzór empiryczny | NO2 | NO2 |
| Wzór rzeczywisty | NO2 | N2O4 |
Wzór empiryczny, a wzór rzeczywisty
Jak widzimy, wzór empiryczny ma nas tylko informować jaki jest stosunek jednego pierwiastka do drugiego. W obu tlenkach na jeden atom azotu przypadają dwa atomy tlenu, więc oba mają taki sam wzór empiryczny, ale wzory rzeczywiste są już inne.
Dla wcześniej wspomnianej glukozy (C6H12O6) wzór empiryczny to CH2O. Poniżej jeszcze cząsteczka C2H4Cl2 (wzór rzeczywisty), dla której wzór empiryczny to CH2Cl. Podczas nauki nasuwa nam się często pytanie, dlaczego zawsze nie możemy tego skrócić ?
Dokładnie z tego samego powodu, o którym była już mowa wcześniej. Cztery kawałki to nie to samo co jeden kawałek pizzy. Tak samo dla tej cząsteczki, jest ona zbudowana między innymi z dwóch atomów węgla (czarne kulki), które są ze sobą połączone. Nie możemy dlatego skrócić tego wzoru, bo nie możemy sobie przecież cząsteczki przeciąć i zostawić tylko jeden węgiel…
Model organicznej cząsteczki C2H24Cl2 . Czarne, białe i pomarańczowe kulki to odpowiednio atomy węgla, wodoru i chloru.
3. Wzór elektronowy dzieli się na dwa rodzaje
➤ wzór elektronowy − pokazuje on cząsteczkę z uwzględnieniem wszystkich wiązań oraz wolnych par elektronowych. Uwzględnia się w nim zawsze tylko elektrony walencyjne! Dzieli się na :
➢ wzór kropkowy − każda kropka oznacza jeden elektron. Po numerze grupy danego atomu, wiemy ile kropek przy nim narysować. Pamiętajmy o tym, że wiązanie to dwa elektrony.
➢ wzór kreskowy (też ,,wzór Kekulego”) − można powiedzieć, że to uproszczony wzór kropkowy, bo tutaj panuje zasada, że jedna kreska = 2 elektrony, zatem mamy mniej rysowania. Zatem widząc kreskę pomiędzy wodorem a chlorem H―Cl musimy pamiętać, że składają się na nią dwa elektrony.
Warto zwrócić jeszcze uwagę na jedną rzecz − te kreski, które nie są wiązaniami, a są narysowane wokół pierwiastka nazywamy wolną parą elektronową (wolną, bo nie uczestniczy w tworzeniu wiązania chemicznego). Jako, że nie uczestniczą w tworzeniu wiązania, to nazywamy je też elektronami niewiążącymi, analogicznie te elektrony z wiązań nazywamy elektronami wiążącymi.
Podsumowanie rodzajów wzorów elektronowych. Zauważ, że pojawił się jeszcze wzór Lewisa, ale rzadko się go wykorzystuje (zbyt czasochłonne).
[1] Można także zinterpretować to na molach. Tutaj powiedzieliśmy, że mamy 1 cząsteczkę H2SO4, ale jeśli byśmy to zmienili na 1 mol H2SO4 to możemy powiedzieć, że znajdują się tam dwa mole atomów wodoru, jeden mol atomów siarki oraz cztery mole atomów tlenu.