Chapter 4, Problem 4.142QA

Interpretation Introduction

To find:

the atom most likely to have unpaired electrons in each species: (a) NO₂ (b) CNO (c) ClO₂ (d) HO₂

Answer to Problem 4.142QA

Solution:

Sr. no.	Species	Atom have unpaired electron
(a)	NO2	N
(b)	CNO	C
(c)	ClO2	Cl
(d)	HO2	O

Explanation of Solution

The number of valence electrons are distributed in such a way that octet of most electronegative atom in each species will be satisfied. Thus the least electronegative atom will get unpaired electron.

(a) NO₂:

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{N}+\left(2\mathrm{*}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{O}\right)$

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=6+2\mathrm{*}6=17$

As Oxygen is more electronegative than Sulfur. Both oxygen takes6 electrons to complete, thus 5 electrons remained with Sulfur. They are distributed as 2 paired and 1 unpaired electron.

(b) CNO:

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{C}+\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{N}+\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{O}$

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=4+5+6=15$

As Oxygen is more electronegative than Nitrogen and Carbon. Oxygen and nitrogen take electrons to complete octet. Therefore, unpaired electrons go to carbon.

(c) ClO₂:

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{C}\mathrm{l}+2\mathrm{*}\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{O}$

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=7+2\mathrm{*}6=19$

As Oxygen is more electronegative than Chlorine. Each Oxygen takes 6 electrons to complete octet, thus 3 electrons remained with Carbon. They are distributed as 1 paired and 1 unpaired electron.

(d) HO₂:

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{O}+\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}\mathrm{ }\mathrm{i}\mathrm{n}\mathrm{ }\mathrm{H}$

$\mathrm{T}\mathrm{o}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{ }\mathrm{v}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{e}\mathrm{ }\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{s}=6+1=7$

Hydrogen and one oxygen atom tend to complete its octet, therefore, unpaired electron goes with another Oxygen atom.

Conclusion:

Sr.no.	Species	Atom have unpaired electron
(a)	NO2	N
(b)	CNO	C
(c)	ClO2	Cl
(d)	HO2	O