Dichlormethan, nazývaný hlavně methylenchlorid, je polární organické rozpouštědlo, které se většinou používá také v různých typech chemického výzkumu a výroby. Je to vysoce těkavá kapalina. Molární hmotnost DCM je 84.93 g/mol. Bod tání a bod varu CH2Cl2 jsou -96.7 a 39.6 stupňů Celsia.
Dichlormethan (CH2Cl2) vykazuje tetraedrickou molekulární geometrii s uhlíkem (C) ve středu. Uhlík, který má 4 valenční elektrony, tvoří dvě jednoduché vazby s atomy vodíku (H) a dvě s atomy chloru (Cl). Každý H přispívá 1 elektronem a každý Cl přispívá 7, takže celkem 8 vazebných elektronů. Molekula je polární díky rozdílu elektronegativity (C: 2.55, H: 2.20, Cl: 3.16) a asymetrickému uspořádání atomů Cl. Jeho vazebné úhly jsou přibližně 109.5°, charakteristické pro tetraedrické struktury. Toto uspořádání ovlivňuje jeho fyzikální a chemické vlastnosti.
V tomto článku je stručně diskutována Lewisova struktura CH2Cl2 a další podrobná fakta.
CH2Cl2 Lewisova struktura molekulární geometrie
Molekulární geometrii jakékoli molekuly lze určit pomocí teorie VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Hlavní agendou pro určení struktury jakékoli sloučeniny pomocí této teorie VSEPR je, že atomy nebo substituenty kolem centrálního atomu přijmou takové uspořádání, že odpuzování mezi elektrony valenčního obalu bude minimální.
Analýzou teorie VSEPR lze dojít k závěru, že CH2Cl2 má molekulární geometrii podobnou tetraedru (struktura podobná metanu), protože atom uhlíku (centrální atom) má kolem sebe dva různé typy atomů (dva vodík a dva chlór).
CH2Cl2 Lewisova struktura valenčních elektronů
z Lewisova struktura můžeme snadno rozhodnout o počtu vazeb, osamocených párů na každém atomu a být si jisti, zda každý atom splňuje své příslušné okrové pravidlo nebo ne.
Valenční skořápkové elektrony všech atomů by měly být nejprve vypočteny, aby bylo možné určit Lewisova tečková struktura jakékoliv molekuly.
Uhlík má šest elektronů. Mezi těmito 6 elektrony jsou 2 elektrony v jeho 1s orbitalu a 2 elektrony v jeho 2s orbitalu a zbytek dvou elektronů v jeho 2p orbitalu.
Celkový počet elektronů jeho valenčního obalu uhlíku je 4. Uhlík tedy potřebuje čtyři další elektrony, aby dosáhl svého oktetu (aby měl ve svém valenčním obalu, který je nejvzdálenějším obalem, osm elektronů).
Vodík má atomové číslo 1, takže každý H má 1 elektron ve svém 1s orbitálu a potřebuje 1 více k dosažení dupletu (má 2 elektrony ve svém valenčním obalu), protože 1s orbtal může mít pouze dva elektrony.
Atomové číslo chloru je 17. 1s orbital obsahuje 2, 2s orbital 2 a 2p obsahuje 6 elektronů. Zbytek sedmi elektronů vyplní orbitaly 3s a 3p. Takže 3s orbital bude mít dva a 3p orital bude mít posledních 5 elektronů.
Celkový počet elektronů valenčního obalu je 7 v chloru, takže k naplnění svého oktetu potřebuje o 1 elektron více.
CH2Cl2-lewisova struktura
V tomto CH2Cl2 molekula uhlík je centrální atom (má nejvyšší vazebnou kapacitu a je nejkratší z oktetu). Uhlík potřebuje 4 další elektrony, aby dokončil svůj oktet.
Dva atomy vodíku a dva atomy chloru sdílejí tyto 4 elektrony s uhlíkem, aby se dosáhlo oktetu.
Vodík má 1 elektron ve svém 1s orbitálu a jako orbital
může pojmout pouze dva elektrony. Tedy vodík
může plnit pouze duplet (má dva elektrony ve svém valenčním obalu) spíše než oktet.
Uhlík tvoří sigma vazbu (jednoduchou vazbu) se dvěma atomy vodíku a chloru, jak je znázorněno na Lewisově struktuře.
Neexistuje žádný jiný přijatelný Lewisova struktura pro CH2CI2. Pohyb atomů chloru nevytváří novou strukturu. Je to proto, že molekula je ve skutečnosti čtyřstěnného tvaru a není plochá, jak je klasicky zakresleno Lewisova struktura.
Dodržuje CH2Cl2 pravidlo oktetu?
Oktetové pravidlo říká, že prvek je v něm obklopen osmi elektroby Lewisova struktura.
Analýza Lewisova struktura CH2Cl2 je jasné, že neporušuje oktetové pravidlo.
CH2Cl2 Lewisovy struktury osamocené páry
Dichlormethan má jeden uhlík, dva atomy vodíku a dva atomy chloru. V Lewisova struktura z CH2CI2 je atom uhlíku centrální atom, protože má nejvyšší valencii (čtyři) ve srovnání s atomy vodíku a chloru. Oba atomy chloru mají v každém tři osamocené páry a atom uhlíku nebo vodíku nemá žádné osamocené páry.
CH2Cl2 Lewisova struktura valenčních elektronů
Vypočítejme elektrony ve valenčním obalu (valenční elektrony) na každém atomu (dvou chloru, dvou vodíku a jednom uhlíku).
Valenční elektrony v atomu uhlíku jsou čtyři (2s2 2p2).
Valenční elektrony v každém atomu vodíku jsou jeden (1s1).
Valenční elektrony v každém atomu chloru jsou sedm (3s2 3p5).
Tedy celkové valenční elektrony v CH2Cl2 molekuly jsou -
= 4 + (2 × 1) + ( 7 × 2)
= 20
CH2Cl2 Lewisova struktura formální náboj
Formální poplatek Podle vzorce uvedeného níže.
FC = V-N- (B/2)
FC= Formální náboj N= Počet nevazebných valenčních elektronů
V= Počet valenčních elektronů
B= Celkový počet vázaných elektronů.
Formální poplatek na uhlíku
FC= 4-0-(8/2) [V=4, N=0, B=8]
=(4-4) = 0
Formální obvinění z chlóru
FC= 7-6-(2/2) [V=7, N=6, B=2]
=(7-6-1) =0
Formální náboj na vodík
FC= 1-0-(2/2) [V=1, N=0, B=2]
=(1-1) =0
Chcete-li vědět více, sledujte Příklady trojitého dluhopisu: Podrobné poznatky a fakta
CH2CI2 hybridizace
Hybridizace je definována především jako míšení orbitalů, které mají srovnatelné energie, symetrie a tvary. Tento jev je vlastně vhodný pro párování elektronů a vytváření chemických vazeb (sigma, pí).
Když se účastní dvě molekuly tvorba vazby k překrývání orbitalů dochází v důsledku sdílení elektronů. Tyto překrývající se orbitaly se označují jako hybridní orbitaly.
Existují různé typy hybridizace kvůli různému typu orbitálního překrytí.
Podívejme se na základní elektronovou konfiguraci každého atomu v molekule CH2Cl2.
Uhlík (C): 1s2 2s2 2px1 2py1
Vodík (H): 1 s1
Chlor (Cl): 1 s2 2s2 2p6 3s2 3px2 3py2 3pz1
V excitovaném stavu uhlík přeskočil jeden z elektronů 2s do orbitalu 2p; proto elektronická konfigurace (v vybuzeném stavu) bude: 1s2 2s1 2p3. Takže 2s, 2px, 2 sy, 2 sz orbitaly jsou nyní z poloviny zaplněny.
Nyní tyto čtyři hybridní orbitaly dohromady tvoří čtyři identické sp3 hybridní orbitaly (se stejnou energií). Každý z těchto 4 orbitalů má jeden elektron a může přijmout ještě jeden (kapacita každého orbitalu pojme maximálně dva elektrony).
Dva elektrony pocházejí z každého ze dvou vodíků a zbytek dvou elektronů pochází z každého z atomů chloru a tvoří čtyři jednoduché nebo sigma vazby.
Chcete-li vědět více, sledujte 15 Příklady souřadnicových kovalentních vazeb: Detailní pohled a fakta
.
Bondův úhel
Vazebný úhel je definován jako úhel mezi dvěma vazbami nebo třemi atomy, které tvoří dvě vazby. Teorie VSEPR pomáhá určit molekulární geometrii a také vazebný úhel molekuly.
Existují některé parametry, které pomáhají přiřadit úhel vazby. Jsou to pár vazeb – odpuzování vazebných párů (odpuzování bp-bp), odpuzování osamělého páru (odpuzování lp-lp), odpuzování vazebných párů- odpuzování osamělých párů9 odpuzování lp-bp), elektronegativita centrálního atomu i substituentu atomy kolem centrálního atomu.
Z hlediska molekulární geometrie“ docházíme k závěru, že CH2Cl2 má strukturu podobnou tetraedru, ale kvůli přítomnosti dvou různých typů substituentů (H a Cl) se mírně odchyluje od ideální tetraedrické struktury a ideálního vazebného úhlu (109.50) jako metan (CH4), protože má čtyři stejné atomy obklopené centrálním atomem uhlíku.
Důvod, proč nemáme ideální čtyřstěnnou strukturu, je diskutován níže.
Chlor je nejvíce elektronegativní atom následovaný uhlíkem a poté vodíkem v tomto CH2Cl2 molekula. Chlor tedy přitahuje elektrony vazby C-Cl k sobě více ve srovnání s uhlíkem. Proto odpuzování elektronového páru vazba-pár vazba ve dvou vazbách C-Cl bude menší než odpuzování páru vazba-vazebný pár ve dvou vazbách CH, protože vázané elektrony ve vazbě CH jsou posunuty směrem k atomu uhlíku.
Proto vazebný úhel 0.
Chcete-li vědět více, sledujte 4 příklady nepolárních kovalentních vazeb:
CH2Cl2 Lewisova struktura dipólu
Dipólový moment se vyskytuje v každém systému, ve kterém existuje oddělení mezi náboji.
Dipólový moment (mu) = náboj × mezijaderná separace mezi dvěma atomy.
Dipólový moment libovolné molekuly se označuje řeckým písmenem „mu“ (µ) a jednotkou dipólového momentu je debye.
Analýza struktury (tetraedrické) CH2Cl2 došlo k závěru, že tato molekula má nějaký nenulový dipólový moment. V CH2Cl2 dipólový moment atomů HH a atomů Cl-Cl se navzájem neruší, protože nejsou v lineární poloze (vazebný úhel mezi nimi není 180 0.
Studiem uspořádání molekul kolem atomu uhlíku je jasné, že vazebný dipólový moment dvou C-Cl vazeb nemůže vzájemně zrušit dipól. V důsledku rozdílu v elektronegativitě chloru a uhlíku a uhlíku a vodíku vzniká a čistý nenulový dipólový moment (µ≠0) a jde tedy o polární molekulu. Podle studie, kterou CH2Cl2 shws dipólový moment 1.6 debye.
Přečtěte si více o Příklady vodíkových vazeb
Má CH2CI2 izomery?
Izomery mají stejný chemický vzorec, ale různé chemické přeskupení. K tomu se od sebe liší svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
Izomery jsou klasifikovány níže uvedenými termíny -
1. Stereoizomer
Pro CH nejsou možné žádné stereoizomery2Cl2 protože uhlík není chirální centrum, vyžaduje, aby byl uhlík vázán se čtyřmi různými atomy, aby byl chirálním centrem. Navíc neexistují žádné konstituční izomery (stejný molekulový vzorec, ale odlišný strukturní vzorec).
Přečtěte si více o Příklady SN1
Jaká je skupina bodů CH2Cl2
Bodové grupy se používají hlavně k popisu molekulové symetrie a jsou to reprezentace prvků symetrie. Bodové grupy se používají v teorii grup, která pomáhá určit vlastnosti jako molekulární orbitaly.
Skupiny bodů se obvykle skládají z následujících prvků:
Operátor E-Identity.
Cn– n skládací osa otáčení.
σ (sigma)- Rovina zrcadlení
i-Inversion centrum.
Dichlormethan, CH2Cl2. Tady je C2 (2násobná osa rotace) rotační osa , identitní operátor (který je přítomen v každé molekule), σ(rovina xz) obsahující CH2 a σ( rovina yz) obsahující CCl2.
Tyto čtyři prvky symetrie jsou přítomny v CH2Cl2 molekula, která označuje molekulu C2V bodová skupina.
Také čtení:
- Ni3 Lewisova struktura
- Cacl2 Lewisova struktura
- Lewisova struktura Pbr4
- Struktura Xeo4 Lewis
- Struktura Nacl Lewis
- Struktura Caoh2 Lewise
- Struktura Xe Lewise
- Pokud je Lewisova struktura
- No3 Lewisova struktura
- Gacl3 Lewisova struktura
Ahoj,
Jsem Aditi Ray, chemický MSP na této platformě. Absolvoval jsem promoci v oboru chemie na univerzitě v Kalkatě a postgraduální studium na Techno India University se specializací na anorganickou chemii. Jsem velmi rád, že jsem součástí rodiny Lambdageeks a rád bych toto téma vysvětlil zjednodušujícím způsobem.
Pojďme se připojit přes LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202