8.1 Lewisstructuren

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

8.1 Lewisstructuren

Leerdoelen

• Je kunt van een gegeven deeltje de lewisstructuur tekenen en daarin formele en/of partiële ladingen weergeven.
• Je kunt het bestaan van mesomerie in verband brengen met de stabiliteit van een deeltje.

vrije elektronen?

een vrij elektronen-paar is een paar elektronen, dan niet betrokken is bij een binding, dus een 'reserve'-paar. Het neemt echter wel ruimte in, vandaar dat het molecuul deze vorm heeft.

Om de structuur van een molecuul te kunnen tekenen moet je weten wat de covalentie van de atomen is. Wat is covalentie?

1. De lading als het atoom een ion wordt
2. Het aantal elektronen in de buitenste schil
3. Het aantal bindingen dat een atoom kan aangaan
4. Het aantal elektronen dat mist in de buitenste schil

Wat is de juiste covalentie van de volgende atomen ...
N, C, H en O

1. N; 2, C; 4 H; 1 , O; 2
2. N; 5, C; 4 H; 1 O; 6
3. N; 3 C; 6 H; 1, O; 2
4. N; 3, C; 4 H; 1, O; 2

covalentie en Lewis structuren

De covalentie van atomen helpt ons een molecuulstructuur te tekenen.

Soms is dit echter niet genoeg.
Hoe zijn de elektronen verdeeld?
Wanneer krijg je een enkele of een dubbele binding?

Hiervoor is de Lewis structuur een goed hulpmiddel:

voorbeeld 1: H₂O

(1) waterstof heeft 1 valentie-elektron, er zijn 2 H's

      zuurstof heeft 6 valentie-elektronen

      samen zijn er (2*1) + 6 = 8 elektronen beschikbaar

      dat zijn 8/2 = 4 elektronen paren beschikbaar

(2) waterstof wil graag 2 elektronen in de buitenste schil

       zuurstof wil graag 8 elektronen in de buitenste schil (octet regel!)

       gewenst zijn (2*2 = 4)  + 8 = 12 elektronen

       dat zijn 12/2 = 6 elektronen paren gewenst 

Er moeten dus 6 - 4 = 2 elektronenparen gedeeld worden, dat zijn de atoombindingen

tabel maken en tekenen H₂O

dan tekenen:

dan de overige (=2) elektronenparen verdelen:

checken: nu zijn er 4 elektronenparen, elk atoom heeft zijn gewenste aantal elektronen in de buitenste schil (door te delen!)

Dit is de Lewis structuur voor H₂O!

	beschikbaar	gewenst
2 x H	2	4
O	6	8
totaal	8	12
paren	8/2=4	12/2=6
	paren gedeeld:	6-4 = 2

tip

gewenst betekent: hoeveel elektronen 'wil' een atoom zodat het aan de edelgasconfiguratie voldoet? Dat zijn er 2 voor H, en voor alle anderen zijn dat er 8 (octetregel)

1. Noteer het totaal aantal valentie elektronen van alle atomen en het aantal gewenste elektronen (tabel). Delen door 2 geeft het aantal paren. Het aantal gewenste paren minus het aantal aanwezige paren is het aantal gedeelde bindingen tussen atomen.

2. Vind het minst elektronegatieve atoom; teken deze het in het midden. Zet de andere atomen er omheen en verbindt met een enkele binding (= 2 elektronen). H komt altijd aan de buitenkant H kan maar één binding aangaan.

3. Maak de octetten compleet door de overige elektronenparen te tekenen, begin bij de meest elektronegatieve.

4. Atomen met incomplete octetten kunnen worden aangevuld door elektronenparen te delen (dus: extra binding tussen 2 atomen), check of dit klopt met het aantal gedeelde elektronen paren (tabel)

stappenplan

Elektronegativiteit van een atoomsoort?

• Elektronegativiteit (EN) is een maat voor de kracht waarmee een atoom de elektronen van een atoombinding aantrekt.
• Binas tabel 40A
• Atoom met hoogste EN trekt het sterkste aan de elektronen en wordt δ-

we gaan er eentje samen doen: CO₂

stap (1) neem deze tabel over in je schrift, vul alles in voor CO2

	e- beschikbaar	e- gewenst
C
2 x O
totaal
paren
gedeeld?	xxxxxxxx

we gaan er eentje samen doen: CO₂

stap (1) neem deze tabel over in je schrift, vul alles in voor CO2

	e- beschikbaar	e- gewenst
C	4	8
2 x O	2x6 = 12	2x8 = 16
totaal	4+12 = 16	8+16 = 24
paren	16/2 = 8	24/2 = 12
gedeeld?	xxxxxxxx	12-8 = 4 bindingen

na stap (1) tekenen, in stapjes

(2)  tekenen, de minst E-negatieve in midden

(3) tekenen, de meest E-negatieve eerst octet 'geven'

(4) octetten compleet maken

C komt 4 elektronen te kort, (2 paren), dit kan gefixed worden door ze te delen met een elektronenpaar met een zuurstof atoom (2x, want 2 O-atomen). Deze verschuiven dus naar c=o.

Lewis structuur

streepjes of stipjes?

je mag voor vrije elektronenparen streepjes of twee stipjes gebruiken in een Lewis structuur. Een binding (gedeeld elektronenpaar) is een streepje.

1. Teken de structuurformule

2. Alle atomen van niet-metalen, behalve H,B en He, krijgen 4 elektronenparen
     = 4 'streepjes' (=octetregel)

3. Vul de atomen met elektronenparen aan tot alle atomen 8 elektronen
    (= 4 streepjes) hebben.

4. Controleer of de atomen 'hun eigen aantal elektronen' hebben.
    Teveel ==> krijgen - lading
    Te weinig ==> krijgen + lading

stappenplan: de snelle manier

En nu de snelle manier (die > 99% van de keren prima werkt) voor CO₂

1)  tekenen structuurformule van CO₂ dus O=C=O

2) maak lewisformule / elektronenformule af door ontbrekende 'streepjes' te zetten

De eerste uitgebreide methode werkt altijd maar kost veel tijd en er is vast wel een voorbeeld te bedenken waarbij de tweede methode niet/minder goed werkt maar deze gaat wel véééééééél sneller

later: lading en 3D structuur

met de Lewis structuren kunnen we details in molecuulstructuren zoals (dubbele) bindingen en de elektronenverdeling beredeneren.

Later leren we wat voor effect dit heeft op de molecuulbouw (lineair? gebogen?) en de formele lading (waar zit de lading eigenlijk?).

nog wat hulp nodig? 

Filmpjes over opstellen Lewis structuren voor 5V:

Scheikunde lessen: https://www.youtube.com/watch?v=v0BWyb9Mgtg

Scheikundehulp: https://youtu.be/cvdOq7OxT_s

Lewis structuren oefenen

zuurstof: O₂

methanal: CH₂O

hydrazine: N₂H₄

methylethanoaat: CH₃OOCCH₃

1. Noteer het totaal aantal valentie elektronen van alle atomen en het aantal gewenste elektronen (tabel). Delen door 2 geeft het aantal paren. Het aantal gewenste paren minus het aantal aanwezige paren is het aantal gedeelde bindingen tussen atomen: 

gewenste paren - aanwezige paren= aantal gedeelde bindingen

2. Vind het minst elektronegatieve atoom; teken deze het in het midden. Zet de andere atomen er omheen en verbindt met een enkele binding (= 2 elektronen). H komt altijd aan de buitenkant H kan maar één binding aangaan.

3. Maak de octetten compleet door de overige elektronenparen te tekenen, begin bij de meest elektronegatieve.

4. Atomen met incomplete octetten kunnen worden aangevuld door elektronenparen te delen (dus: extra binding tussen 2 atomen), check of dit klopt met het aantal gedeelde elektronen paren (tabel)

stappenplan methode (officieel hoe het hoort)

hulpmiddel

hulpmiddel: tabel invullen

@stap (1) neem deze tabel over in je schrift, vul alles in voor de gevraagde stof

	e- beschikbaar	e- gewenst
totaal
paren
gedeeld?	xxxxxxxx

hulpmiddel

Lewis structuren van enkele atomen

hulpmiddel

periodiek systeem van elektronegativiteit: 

hoge 'toren' = grote elektronegativiteit

hulpmiddel

bespreking/uitleg

zuurstof: O₂

methanal: CH₂O

hydrazine: N₂H₄

methylethanoaat: CH₃OOCCH₃

Lewis structuur van ionen en formele lading

ionen:

Lewis structuren tekenen van geladen deeltjes, die door lading WEL aan octet-regel voldoen is dus hetzelfde als bij andere deeltjes, vergeet niet de (extra of missende) elektronen mee te rekenen.

formele lading:

door het verdelen van de elektronen krijgt elke atoom een 'plaatselijke' lading, de formele lading. 

De juiste/beste Lewis structuur heeft de minste formele lading.

wat is de formule van carbonaat?

1. CO₂²‾
2. CO₃²‾
3. CO₂‾
4. CO₃‾

Lewis structuur van CO₃²‾

formele lading

• tel het aantal elektronen dat rondom het atoom zit
• vergelijk met het 'reguliere/standaard' aantal uit Binas 99
• verschil? dat is de formele lading op dat atoom

'standaard': valentie = 7

extra elektron: 8 elektronen - 7 = 1, dus formele lading op dit atoom 1-

 voorbeeld chloride-ion

+ of -

méér elektronen dan normaal: overschot dus min-lading

minder elektronen dan normaal: tekort dus plus-lading

formele lading CO₃²‾

	valentie	gewenst
C	4	8
3xO	3x6=18	3x8=24
e-	2
tot	22+2=24	32

7-6 = 1 (min-lading)

7-6 = 1 

6-6 = 0 (geen lading)

4-4 = 0

om zelf na te kijken: 

video lewis CO₃²‾ met formele ladingen (engels)

wat is de formule van nitriet?

1. NO₂²‾
2. NO₃²‾
3. NO₂‾
4. NO₃‾

teken nu zelf
de Lewis structuur van NO₂‾
Geef aan op welk atoom de lading zit

antwoord: Lewis structuur van NO₂‾

atoom	e rondom	e valentie	verschil?
O	7	6	1 (min)
N	5	5	0
O	6	6	0

formele lading?

hulp nodig? 

Filmpjes over opstellen Lewis structuren voor 5V:

Scheikunde lessen: https://www.youtube.com/watch?v=v0BWyb9Mgtg

Scheikundehulp: https://youtu.be/cvdOq7OxT_s

Of gebruik één van de volgende uitlegfilmpjes van Kemia per onderwerp

Maak de opgaven van Kemia en de bespreking van de antwoorden in de video in de slides 6 t/m 9 nog liever niet. Beter is het om de slides vanaf slide 10 tot einde eerst te bekijken.

Om uit te printen

https://www.kemia.nl/images/KEMIA/PDFs/Oefenen-VWO/Lewisstructuren1.pdf

Kijk daarna videoles slide 7 voor bespreken antwoorden

Om uit te printen

https://www.kemia.nl/images/KEMIA/PDFs/Oefenen-VWO/Lewisstructuren2.pdf

Kijk daarna videoles slide 8 voor bespreken antwoorden