المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


Formal Charges  
  
4780   11:51 صباحاً   date: 26-2-2016
Author : John McMurry
Book or Source : Organic Chemistry
Page and Part : p35


Read More
Date: 17-10-2020 1488
Date: 11-7-2019 1732
Date: 27-10-2019 1155

Formal Charges

  Closely related to the ideas of bond polarity and dipole moment is the concept of assigning formal charges to specific atoms within a molecule, particularly atoms that have an apparently “abnormal” number of bonds. Look at dimethyl sulfoxide (CH3SOCH3), for instance, a solvent commonly used for preserving biological cell lines at low temperature. The sulfur atom in dimethyl sulfoxide has three bonds rather than the usual two and has a formal positive charge.

  The oxygen atom, by contrast, has one bond rather than the usual two and has a formal negative charge. Note that an electrostatic potential map of dimethyl sulfoxide shows the oxygen as negative (red) and the sulfur as relatively positive (blue), in accordance with the formal charges.

   Formal charges, as the name suggests, are a formalism and don’t imply the presence of actual ionic charges in a molecule. Instead, they’re a device for electron “bookkeeping” and can be thought of in the following way: a typical covalent bond is formed when each atom donates one electron. Although the bonding electrons are shared by both atoms, each atom can still be considered to “own” one electron for bookkeeping purposes. In methane, for instance, the carbon atom owns one electron in each of the four C - H bonds. Because a neutral, isolated carbon atom has four valence electrons, and because the carbon atom in methane still owns four, the methane carbon atom is neutral and has no formal charge.

The same is true for the nitrogen atom in ammonia, which has three covalent N- H bonds and two nonbonding electrons (a lone pair). Atomic nitrogen has five valence electrons, and the ammonia nitrogen also has five—one in each of three shared N- H bonds plus two in the lone pair. Thus, the nitrogen atom in ammonia has no formal charge.

  The situation is different in dimethyl sulfoxide. Atomic sulfur has six valence electrons, but the dimethyl sulfoxide sulfur owns only five—one in each of the two S- C single bonds, one in the S- O single bond, and two in a lone pair. Thus, the sulfur atom has formally lost an electron and therefore has a positive charge. A similar calculation for the oxygen atom shows that it has formally gained an electron and has a negative charge. Atomic oxygen has six valence electrons, but the oxygen in dimethyl sulfoxide has seven—one in the O- S bond and two in each of three lone pairs.

   To express the calculations in a general way, the formal charge on an atom is equal to the number of valence electrons in a neutral, isolated atom minus the number of electrons owned by that bonded atom in a molecule. The number of electrons in the bonded atom, in turn, is equal to half the number of bonding electrons plus the nonbonding, lone-pair electrons.

  A summary of commonly encountered formal charges and the bonding situations in which they occur is given in Table 1. Although only a bookkeeping device, formal charges often give clues about chemical reactivity, so it’s helpful to be able to identify and calculate them correctly.

Tab le 1 A Summary of Common Formal Charges

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .