Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12.
Dimetyloglioksym jest związkiem organicznym o następującym wzorze:
Związek ten jest wykorzystywany w analizie chemicznej między innymi do wykrywania i określania ilości jonów niklu(II), z którymi tworzy trudno rozpuszczalny w wodzie osad dimetyloglioksymianu niklu(II) o różowym zabarwieniu. Reakcja ta przebiega zgodnie z równaniem:
Uzupełnij tabelę. Określ liczbę wiązań typu σ i typu π w cząsteczce dimetyloglioksymu oraz liczbę wolnych par elektronowych przy atomach tworzących tę cząsteczkę.
| Liczba wiązań typu σ | Liczba wiązań typu π | Liczba wolnych par elektronowych |
Rozwiązanie
Prawidłowa odpowiedź:
| Liczba wiązań typu σ | Liczba wiązań typu π | Liczba wolnych par elektronowych |
| 15 | 2 | 6 |
Wskazówki
Do rozwiązania tego zadania wykorzystujemy podany wzór półstrukturalny dimetyloglioksymu. Najłatwiej jest określić liczbę wiązań typu π, ponieważ występują one tylko wtedy, gdy mamy do czynienia z wiązaniem o krotności większej niż 1. Widzimy, że w cząsteczce dimetyloglioksymu obecne są 2 wiązania podwójne, oba między atomem węgla i atomem azotu, co oznacza, że liczba wiązań typu π jest równa 2.
Więcej uwagi trzeba poświęcić policzeniu wiązań typu σ, a są to wszystkie wiązania pojedyncze i „pierwsze” z dwóch podwójnych. Musimy także pamiętać, że atomy w grupach –CH3 i –OH też połączone są wiązaniami σ.
W określeniu liczby wolnych par elektronowych pomocne będzie zauważenie, że nie mogą one wystąpić przy atomach wodoru, bo wszystkie elektrony tych atomów tworzą wiązania z innymi atomami; podobnie jest w przypadku wszystkich atomów węgla: widzimy, że wszystkie są czterowiązalne. Wobec tego wolne pary elektronowe mogą występować tylko przy atomach tlenu i azotu. Atomy tlenu obecne są w dwóch grupach –OH. W każdej z nich atom tlenu, który ma 6 elektronów walencyjnych, 2 z nich wykorzystuje do utworzenia wiązania z atomem wodoru i atomem azotu, więc pozostają w jego otoczeniu jeszcze 4 niewykorzystane elektrony walencyjne, które tworzą 2 wolne pary elektronowe. W przypadku każdego z obu atomów azotu (atom azotu ma 5 elektronów walencyjnych) do utworzenia wiązań wykorzystane są 3 elektrony (każdy atom azotu tworzy 3 wiązania), pozostają więc 2 elektrony, które tworzą wolną parę elektronową. W sumie liczba wolnych par elektronowych wynosi: 2 · 2 (przy atomach O) i 2 · 1 (przy atomach N), co daje liczbę 6.
