Váš návrh struktury je špatný. Dusík nepřekračuje oktet v žádné ze svých známých sloučenin (a i když $\ce{NF5}$ bude objeven, podle všeho, co nyní víme, oktet nepřekročí). Pokud však máte formální záporný náboj, znamená to, že k pěti elektronům, které dusík obvykle má, se přidává další elektron; pokud jsou čtyři z těchto šesti elektronů použity k vytvoření dvojných vazeb, zůstává na dusíku ještě osamělý pár, celkem tedy 10 elektronů.
Pokud se vám nedaří určit Lewisovu strukturu, můžete provést čtyři rychlé výpočty, které vám pomohou:
-
Spočítejte všechny valenční elektrony, které atomy do sloučeniny přinášejí.
Každý dusík má pět elektronů a navíc jeden záporný náboj (další elektron), takže:$$3\times5+1=16\tag{1}$$
-
Spočítejte, kolik valenčních elektronů by bylo potřeba, aby každý atom měl vlastní oktet (pro vodík: dublet).
Každý dusík by chtěl osm elektronů, takže:$$3\times8=24\tag{2}$$
-
Vezměte $(2)-(1)$. To představuje počet elektronů, které musí atomy sdílet, tj. počet vazeb.
$$24-16=8\tag{3}}$
-
Vezměte $(1)-(3)$. To představuje počet elektronů, které se nemusí účastnit vazeb; ty pak musí být rozděleny jako osamělé páry.
$$16-8=8\tag{4}$$
Pak začněte kreslit, ale ujistěte se, že máte tolik osamělých párů a vazebných elektronů, kolik uvádí rovnice. Pomineme-li osamělé páry, můžeme získat následující možné struktury pro $\ce{N3-}$:
$$\ce{N#N-N}\qquad\qquad\ce{N=N=N}\qquad\qquad\ce{N-N#N}$
(Rozložení čtyř osamělých párů mezi tři nitrogeny tak, aby každý z nich měl nakonec osm valenčních elektronů, nechám na čtenáři, protože jsem příliš líný otevřít ChemDraw a nakreslit struktury.)
Poté, co jste to udělali, se musíte podívat na potenciální formální náboje. K tomu rozdělte každou vazbu homogenně (tj. každému atomu dejte jeden z vazebných elektronů) a spočítejte. Porovnejte tento počet s tím, jaký by atom měl mít; rozdíl odpovídá formálnímu náboji atomu. (Protože elektrony jsou záporné, další elektron odpovídá náboji $-1$.) Když to uděláme pro tyto tři struktury, dostaneme:
$$\ce{N#\overset{+}{N}-\overset{2-}{N}}\qquad\qquad\ce{\overset{-}{N}=\overset{+}{N}=\overset{-}{N}}\qquad\qquad\ce{\overset{2-}{N}-\overset{+}{N}#N}$$
In each of those cases, se formální náboje rovnají celkovému náboji molekulárního iontu ($-1$), což znamená, že jsme postupovali správně. (Opět jsem ovšem ovšem vynechal osamělé páry; pomocí mých formálních nábojů můžete určit, kde měly být a kolik jich mělo být.)
Neexistuje žádný princip nulových formálních nábojů. Při debatě mezi různými strukturami je však často (ne vždy!) „výhodnější“ struktura s menším počtem formálních nábojů. (Skutečný termín by měl znít „přispívá více k celkovému obrazu“, ale to může v této fázi příliš mást.)
Ale která z těchto tří možností je správná? Všechny jsou správné! Ve skutečnosti se tomu říká mezomerie: máme několik (rezonančních) struktur, které všechny trochu vysvětlují skutečnou sloučeninu, ale žádná z nich nedrží absolutní pravdu. Abychom to ukázali, obvykle se mezi zobrazeními kreslí rezonanční šipky:
$$\ce{N#\overset{+}{N}-\overset{2-}{N} <-> \overset{-}{N}=\overset{+}{N}=\overset{-}{N} <-> \overset{2-}{N}-\overset{+}{N}#N}$$
Klíčový rozdíl mezi správnými strukturami a vaším návrhem spočívá v tom, že centrální atom dusíku nemůže nikdy nést záporný formální náboj, protože potřebuje ke svým sousedům čtyři vazby, což je možné pouze pro $\ce{N+}$.
Co se týče odpovědi uvedené v domácí úloze: Není úplně správná, protože je neúplná. Všechny tři struktury by měly být označeny jako správné – dokud nebude formálně zaveden pojem rezonance, pak by měla být správná pouze kombinace těchto tří struktur.