Ehdottamasi rakenne on väärä. Typpi ei ylitä oktettia yhdessäkään tunnetussa yhdisteessään (ja vaikka $\ce{NF5}$ löydettäisiin, se ei ylitä oktettia kaiken sen mukaan, mitä nyt tiedämme). Jos sinulla on kuitenkin muodollinen negatiivinen varaus, se tarkoittaa ylimääräistä elektronia, joka lisätään typen tavalliseen viiteen elektroniin; jos näistä kuudesta elektronista neljä käytetään kaksoissidosten muodostamiseen, typellä on vielä yksinäinen pari, eli yhteensä 10 elektronia.
Jos sinulla on vaikeuksia Lewis-rakenteiden määrittelyssä, voit tehdä neljä nopeaa laskutoimitusta avuksesi:
-
Laskekaa yhteen kaikki valenssielektronit, jotka atomit tuovat yhdisteeseen.
Kullakin typellä on viisi elektronia ja lisäksi yksi negatiivinen varaus (lisäelektroni), joten:$$3\times5+1=16\tag{1}$$$
-
Laskekaa yhteen, kuinka monta valenssielektronia tarvittaisiin, jotta kullakin atomilla olisi oma oktetti (vedyn tapauksessa: dubletti).
Jokaiseen typpeen haluttaisiin kahdeksan elektronia, joten:$$3\times8=24\tag{2}$$
-
Lasketaan $(2)-(1)$. Tämä edustaa elektronien lukumäärää, joka atomien on jaettava, eli sidosten lukumäärää.
$$24-16=8\tag{3}$$$
-
Ota $(1)-(3)$. Tämä edustaa niiden elektronien lukumäärää, joiden ei tarvitse osallistua sidoksiin; nämä on sitten jaettava yksinäisinä pareina.
$$16-8=8\tag{4}$$$
Aloita sitten piirtäminen, mutta varmista, että sinulla on niin monta yksinäistä paria ja sidoselektronia kuin yhtälöissä sanotaan. Jos jätämme yksinäiset parit huomiotta, saamme seuraavat mahdolliset rakenteet $\ce{N3-}$:lle:
$$\ce{N#N-N}\qquad\qquad\ce{N=N=N}\qquad\qquad\qquad\ce{N-N#N}$$
(Harjoitus neljän yksinäisen parin jakamisesta kolmelle nitrogeenille niin, että kullakin on loppujen lopuksi kahdeksan valenssielektronia, jätetään lukijalle, koska olen liian laiska avaamaan ChemDraw’ta piirtääkseni rakenteita.)
Kun olet tehnyt tämän, sinun on tarkasteltava mahdollisia muodollisia varauksia. Sitä varten jaa jokainen sidos homogeenisesti (eli anna jokaiselle atomille yksi sidoselektroni) ja laske. Vertaa tuota laskentaa siihen, mitä atomilla pitäisi olla; erotus vastaa atomin muodollista varausta. (Koska elektronit ovat negatiivisia, ylimääräinen elektroni vastaa varausta $-1$). Kun tämä tehdään näille kolmelle rakenteelle, saadaan:
$$\ce{N#\overset{+}{N}-\overset{2-}{N}}\qquad\qquad\ce{\overset{-}{N}=\overset{+}{N}=\overset{-}{N}}\qquad\qquad\ce{\overset{2-}{N}-\overset{+}{N}#N}$$
In each of those cases, muodolliset varaukset summautuvat molekyyli-ionin kokonaisvaraukseksi ($-1$), mikä on osoitus siitä, että olemme tehneet sen oikein. (Jälleen kerran olen lammasmaisesti jättänyt yksinäiset parit pois; voit käyttää muodollisia varauksiani määrittääksesi, missä niitä olisi pitänyt olla ja kuinka monta.)
Ei ole olemassa nollan muodollisen varauksen periaatetta. Kuitenkin, kun keskustellaan eri rakenteiden välillä, rakenne, jossa on vähemmän muodollisia varauksia, on usein (ei aina!) ”edullisempi”. (Varsinaisen termin pitäisi olla ’edistää enemmän kokonaisuutta’, mutta se saattaa tässä vaiheessa hämmentää liikaa.)
Mutta kumpi näistä kolmesta on oikein? Ne kaikki ovat! Itse asiassa tätä kutsutaan mesomeriaksi: meillä on useita (resonanssi)rakenteita, jotka kaikki selittävät hieman varsinaista yhdistettä, mutta kumpikaan ei pidä sisällään absoluuttista totuutta. Tämän osoittamiseksi kuvausten välille piirretään yleensä resonanssinuolet:
$$\ce{N#\overset{+}{N}-\overset{2-}{N}{N} <-> \overset{-}{N}=\overset{+}{N}=\overset{-}{N} <-> \overset{2-}{N}-\overset{+}{N}#N}$$$
Keskeinen ero oikeiden rakenteiden ja sinun ehdotuksesi välillä on se, että keskeisellä typpiatomilla ei voi koskaan olla negatiivista muodollista varausta, koska sen täytyy mahtua neljään sidokseen naapureidensa kanssa, mikä on mahdollista vain $\ce{N+}$:lle.
Kuten kotitehtävävastauksessakin annettuun vastaukseen: Se ei ole täysin oikea, koska se on epätäydellinen. Kaikki kolme rakennetta pitäisi merkitä oikeiksi – kunnes resonanssin käsite on otettu virallisesti käyttöön, jolloin vain jokin näiden kolmen rakenteen yhdistelmä pitäisi merkitä oikeaksi.