V5 12.1 Lewisstructuren

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

12.1 Lewisstructuren

Wat is een lewisstructuur?

Een stappenplan voor het opstellen van lewisstructuren voor:

Moleculen

Ionen

Radicalen

Deze les

• Stappenplan voor Lewisstructuren: meeschrijven in je schrift
• Veel vragen tussendoor, dus doe mee! 
• Het wordt een lange les met veel informatie, dus probeer goed de focus erbij te houden en je niet af te laten leiden.

Uit de 4e klas

• Valentie-elektronen: Elektronen in de buitenste schil
• Edelgasconfiguratie: 8 valentie-elektronen
• Octetregel:  Atomen vormen bindingen om edelgasconfiguratie te behalen.
• Covalentie van zuurstof is 2: 6 valentie-elektronen en wilt er nog 2 delen om er 8 te hebben, dus gaat zuurstof 2 bindingen aan.

Uit de 4e klas

• Covalentie voor H₂O en O₂ klopt.
• Covalentie van O₃ (ozon) klopt niet
• Toch voldoen alle atomen in O₃ aan de octetregel 
• Pas zichtbaar als je de vrije elektronenparen tekent: Lewisstructuur 

Uit de 4e klas

• Lewisstructuur is de structuurformule met vrije elektronenparen
• Weergeven met puntjes of streepjes
• Stappenplan
• Als voorbeeld maken we Lewisstructuur van O2 en H2O

Stappenplan Lewisstructuur molecuul

Stap 1: Bepaal aantal val. elek.

• Elke atoomsoort heeft z'n eigen aantal valentie elektronen.
• O: 6
• N: 5
• F: 7
• Kan je vinden in Binas 99
• Tel alle valentie-elektronen bij elkaar op

Hoeveel valentie-elektronen heeft O₂?

1. 6
2. 12
3. 10
4. 16

Antwoord stap 1: Bepaal aantal val. elek.

• O₂ bestaat uit 2 x een O
• O heeft normaal 6 valentie-elektronen
• Dus nu 2 x 6 = 12 valentie-elektronen in totaal

Stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elke atoomsoort streeft naar 8 valentie-elektronen
• H is een uitzondering: die streeft naar 2.
• Tel op hoeveel valentie-elektronen in totaal nodig zijn.

Hoeveel valentie-elektronen heeft O2 nodig?

1. 6
2. 12
3. 10
4. 16

Antwoord stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elk atoomsoort streeft naar 8 elektronen, dus ook O.
• 2 x 8 = 16
• Dus er zijn 16 valentie-elektronen nodig uiteindelijk
• Die worden bereikt door atoombindingen te vormen en elektronen te delen

Stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• O₂ heeft dus 12 valentie-elektronen van zichzelf
• O2 steeft dus naar 16 valentie-elektronen voor een edelgasconfiguratie van beide atomen
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 

Hoeveel valentie-elektronen gaat O₂ delen?

1. 2
2. 4
3. 6
4. 3

Hoeveel atoombindingen gaat O₂ vormen?

1. 2
2. 4
3. 6
4. 3

Antwoord stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• O₂ heeft dus 12 valentie-elektronen van zichzelf
• O₂ streeft dus naar 16 valentie-elektronen voor een edelgasconfiguratie van beide atomen
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 
• 16-12 = 4. Er gaan dus 4 valentie-elektronen gedeeld worden
• Elke atoombinding bevat 2 elektronen, dus 4/2 = 2 atoombindingen.

Stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

Overzicht tot dusver:

• Aantal valentie-elektronen: 12
• Streeft naar aantal valentie-elektronen: 16
• Aantal valentie-elektronen gedeeld: 4
• De rest zijn vrije elektronen, die geen deel uitmaken van bindingen.

Hoeveel vrije elektronen zijn er nog over?

1. 8
2. 2
3. 6
4. 4

Hoeveel vrije elektronenparen zijn dat?

1. 8
2. 2
3. 6
4. 4

Antwoord stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

• 12 valentie-elektronen in totaal, 4 worden gebruikt voor de atoombinding
• 12-4 = 8 valentie-elektronen over
• Vrije elektronen kunnen in paren voorkomen: vrije elektronenparen (VEP)
• 8/2 =4 VEP

In totaal

• 2 atoombindingen
  (4 gedeelde elektronen:
  16-12)
  
  
• 4 vrije elektronenparen
  (8 vrije elektronen: 12-4) 

4 stappenplan

1. Bepaal het aantal valentie-elektronen, evt. met behulp van Binas tabel 99
2. Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn voor een volle buitenste schil
3. Bepaal het aantal gedeelde elektronenparen in het molecuul
4. Bepaal aantal vrije elektronenparen

Nog een oefening: H₂O

• Bepaal de Lewisstructuur van H₂O
• Je krijgt max. 5 minuten de tijd om zelf de Lewisstructuur van H₂O op te schrijven in je schrift.
• Na die 5 minuten zal ik het voorbeeld toelichten.

Heb je de Lewisstructuur van H2O?

1. Ja
2. Nee

Stap 1: Bepaal aantal valentie-elektronen

• Aantal valentie elektronen bepalen die er zijn 

Antwoord stap 1: Bepaal aantal val. elek.

• H₂O bestaat uit 2 x H en 1 x O
• H: 2 x 1 = 2
• O: 1 x 6 = 6
• In totaal zijn er 8 valentie-elektronen in het molecuul.

Stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elke atoomsoort streeft naar 8 valentie-elektronen
• H is een uitzondering: die streeft naar 2.
• Tel op hoeveel valentie-elektronen in totaal nodig zijn.

Antwoord stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elk atoomsoort streeft naar 8 elektronen, dus ook O.
• H is de uitzondering en wilt er 2.
• 8 + (2 x 2) = 12
• In totaal zijn 12 valentie-elektronen nodig.

Stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• H₂O heeft dus 8 valentie-elektronen van zichzelf
• H₂O wilt dus 12 valentie-elektronen hebben voor edelgasconfiguratie
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 

Antwoord stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• H₂O heeft dus 8 valentie-elektronen van zichzelf
  
• H₂O streeft dus 12 valentie-elektronen hebben voor edelgasconfiguratie
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 
• 12-8 = 4. Er gaan dus 4 valentie-elektronen gedeeld worden
• Elke atoombinding bevat 2 elektronen, dus 4/2 = 2 atoombindingen.

Stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

Even tussendoor samenvatten:

• aantal valentie-elektronen in H2O: 8
• aantal valentie-elektronen nodig: 12
• aantal valentie-elektronen gedeeld: 4
• De rest zijn vrije elektronen 

Antwoord stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

• 8 val. elek. in totaal en er worden er 4 gebruikt voor de atoombinding
• 8-4 = 4 val. elek. over
• Vrije elektronen kunnen in paren voorkomen: vrije elektronenparen (VEP)
• 4/2 = 2 VEP

In totaal

• 2 atoombindingen (4 gedeelde elektronen: 12-8)
• 2 Vrije elektronenparen
  (4 vrije elektronen: 8-4) 

Stappenplan Lewisstructuur van ionen

Lijkt op stappenplan voor molecuul maar met 1 extra stap

CO32-

SO42-

carbonaation

sulfaation

Opdracht

• Bepaal de Lewisstructuur van het carbonaation, CO₃^2-

Stap 1: Bepaal aantal valentie-elektronen

• Aantal valentie elektronen bepalen die er zijn 

Antwoord stap 1: Bepaal aantal valentie-elektronen

• CO₃^2- bestaat uit 1 x C en 3 x O
• En er zijn twee extra elektronen! (De 2- lading)
• C: 1 x 4 = 4
• O: 3 x 6 = 18
• extra e^- vanwege de lading van het ion: 2 x 1 = 2
• In totaal 24 valentie-elektronen

Stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elke atoomsoort streeft naar 8 valentie-elektronen
• H is een uitzondering: die streeft naar 2
• Tel op hoeveel valentie-elektronen in totaal nodig zijn.

Antwoord stap 2: Bepaal hoeveel valentie-elektronen nodig zijn

• Elk atoomsoort streeft naar 8 elektronen, er zijn 4 atomen
• 4 x 8 = 32
• In totaal zijn er 32 valentie elektronen nodig

Stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen er gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• CO₃^2- heeft dus 24 valentie-elektronen van zichzelf
• CO₃^2- wilt dus 32 valentie-elektronen hebben voor edelgasconfiguratie
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 

Antwoord stap 3: Bepaal hoeveel valentie-elektronen gedeeld gaan worden (de atoombinding)

• CO₃^2- heeft dus 24 valentie-elektronen van zichzelf
  
• CO₃^2- wilt dus 32 valentie-elektronen hebben voor edelgasconfiguratie
• Hoeveel elektronen gaan er gedeeld worden? 
  
  
• 32-24 = 8. Er gaan dus 8 valentie-elektronen gedeeld worden
• Elke atoombinding bevat 2 elektronen, dus 8/2 = 4 atoombindingen.

Stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

Tussentijds overzicht:

• aantal valentie-elektronen: 24
• aantal valentie-elektronen benodigd: 32
• aantal gedeelde valentie-elektronen: 8
• de rest zijn vrije elektronen 

Antwoord stap 4: Bepaal hoeveel vrije elektronen er nog over zijn.

• 24 valentie-elektronen in totaal, er worden er 8 gebruikt voor de atoombinding
• er zijn 24 - 8 = 16 valentie-elektronen over
• Vrije elektronen kunnen in paren voorkomen: vrije elektronenparen (VEP)
• 16/2 = 8 VEP

In totaal

• 4 atoombindingen (8 gedeelde elektronen: 32-24)
• 8 vrije elektronenparen (16 vrije elektronen: 24-8) 
• Maaaaaaaaaaaar, CO₃^2- is 2- geladen, dus waar komt dat vandaan?

Formele lading

• Atomen kunnen een formele lading hebben: De - lading in de O in CO₃^2-
• Hoe bepaal je dat?

Formele lading

• Je telt het aantal elektronen rond het atoom: in dit geval 7:
  
• 6 van de vrije elektronen en 1 van de atoombinding
• Normaal heeft O 6 valentie-elektronen maar hier heeft O 7 elektronen om zich heen. Dat is er een teveel, het atoom is dus negatief geladen.

Formele lading

Uitzonderingen op octetregel

• S of P kunnen soms meer dan 8 omringende elektronen hebben
• Dit heet dan een uitgebreid octet
• Als dit zo is, wordt dit altijd gemeld in de opgave

Lewisstructuren van radicalen

• Radicaal is een deeltje waarin ook ongepaarde elektronen in voorkomen
• Werkt op dezelfde manier, maar je houdt uiteindelijk 1 elektron over die alleen is.
• Voorbeeld in het boek

Opdrachten

 § 12.1 - 1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12 en 13

Extra oefenvel op Magister