¿Difiere la carga formal de los átomos terminales de la FC de los átomos no terminales?
Digamos que tenemos una lámina de grafito; dentro de la red de sólidos covalentes todos los carbonos están unidos entre sí, pero a los átomos terminales les faltan obviamente algunos enlaces C-C ya que son terminales.
Sus cargos formales serían diferentes, ¿correcto?
¿Cuál es la consecuencia de los diferentes cargos?
Sí, la carga formal en dichos átomos sería diferente. Este tipo de átomos, que suelen encontrarse en el borde de algún sólido cristalino o regular, se conocen como "defectos" en el sólido. Como tienen una capa exterior incompleta y carecen de una configuración de enlace estable (vacantes de enlace), suelen existir como radicales, aniones o cationes. Definen una zona de altísima reactividad en la superficie del sólido y marcan el punto donde suelen comenzar las reacciones.
Editar: referencias a los cargos en los sitios defectuosos
este enlace cubre los sistemas inorgánicos, ver p.5 para algunas imágenes agradables.
este enlace cubre los sistemas de grafeno, de la sección "Conclusiones"; "Hemos realizado microscopía de barrido de puerta en grafeno y observó tal inhomogeneidad de carga y charcos debido al dopaje extrínseco de posibles fuentes como los contactos metálicos, bordes de grafeno y residuos superficiales".
Los carbonos terminales puede o no puede estar perdiendo algunos bonos. En cualquier caso, a menos que haya una carga en la superficie/borde, la carga formal siempre será cero.
Veamos un solo anillo de grafeno para que sea más fácil de ver:
En este primer caso, no hay átomos unidos, y es carbono puro. Sin embargo, para que la molécula sea eléctricamente neutra, debe haber un total de 6*4 electrones de valencia: 24. Si sólo tenemos enlaces sencillos y dobles alternados, eso nos da 18, así que los otros 6 tienen que ir a alguna parte. En esta estructura los he dibujado como radicales libres (aunque es muy poco probable que lo sean durante mucho tiempo). En este caso, puedes ver que la carga formal de cada carbono sigue siendo cero:
# electrones de valencia - [ $\frac{1}{2}$ #electrones enlazantes + #electrones no enlazantes] = carga formal
4 - ( $\frac{1}{2}$ *6 + 1) = 0
La segunda imagen es más probable si no permitimos que se adhieran otros elementos. Como los dobles enlaces alternos son en realidad estructuras de resonancia formadas por el solapamiento de los orbitales p, esos electrones solitarios pueden hacer lo mismo y formar otro $\pi$ -, lo que da lugar a un triple enlace. Esta idea es apoyada por este artículo que muestra que, bajo el vacío, han observado que las láminas de grafeno pueden formar enlaces triples a lo largo del borde. Examinando cada carbono, vemos de nuevo que la carga formal es cero:
4 - ( $\frac{1}{2}$ 8 + 0) = 0
La tercera imagen es lo que comúnmente suponemos que ocurre: algo (en este caso el hidrógeno) se adhiere. Esto daría de nuevo un total de cuatro enlaces, resultando en una carga formal de cero para cada carbono.
4 - ( $\frac{1}{2}$ 8 + 0) = 0
Así que la respuesta a su primera pregunta:
Sus cargos formales serían diferentes, ¿correcto?
Es más probable que "no" a menos que la superficie esté cargada.
Sin embargo, su segunda pregunta:
¿Cuál es la consecuencia de los diferentes cargos?
es una buena, teniendo en cuenta que, independientemente de la carga formal, los átomos terminales tendrán obviamente un carácter .
Cómo cambiará exactamente depende de los detalles, pero en general, podemos decir que son "más reactivos".
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