Fluoroform (CHF3) má centrální atom uhlíku (C) se 4 valenčními elektrony, navázaný na tři atomy fluoru (F) a jeden atom vodíku (H). Každý F přispívá 7 valenčními elektrony a H přispívá 1, celkem 26 elektronů. Lewisova struktura ukazuje tři jednoduché vazby CF a jednu jednoduchou vazbu CH, bez osamocených párů na uhlíku. CHF3 využívá tetraedrickou geometrii s vazebnými úhly přibližně 109.5°. Molekula je polární díky vysoké elektronegativitě fluoru (3.98) ve srovnání s uhlíkem (2.55) a vodíku (2.20), což ovlivňuje její fyzikální vlastnosti, jako je bod varu a rozpustnost, a její použití jako chladiva.
CHF3 je známý jako fluroform. Má podobnou strukturu jako metan a je také známý jako trifluormethan. Tři atomy H jsou v methanu nahrazeny atomy fluoru. Protože je podobný metanu, tvar a úhel vazby je také podobný metanu, což je čtyřstěnný tvar a úhel vazby blízko asi 109.50. Délky vazeb CH a CF se liší v důsledku dvou substituentů.
Hybridizace struktury CHF3 Lewis je sp3. Vzhledem k přítomnosti různých substituentů a různé elektronegativitě a asymetrickým tvarům je molekula polární. Může být také rozpustný v organických nepolárních rozpouštědlech. Je to skleníkový plyn jako chlorfluoruhlovodík.
Některá důležitá fakta o CHF3
Ve fyzikálním stavu je CHF3 bezbarvá plynná molekula. Jelikož se jedná o plynný druh, má při teplotě 4.38 °C určitý tlak par asi 20 MPa. Bod tání a bod varu této molekuly jsou 118 K a 191.1 K. Nejprve byl syntetizován reakcí jodoformu a suchého fluoridu stříbrného.
Ale v laboratoři se připravuje reakcí chloroformu v přítomnosti fluorovodíku.
CHCl3 + 3HF = CHF3 + 3 HCl
Biologicky se může vyrábět dekarboxylací kyseliny trifluoroctové.
V organické reakci může působit jako zdroj nukleofilů.
1. Jak nakreslit Lewisovu strukturu CHF3?
Lewisova struktura je velmi důležitým nástrojem pro každou kovalentní molekulu. S pomocí Lewisovy struktury dokáže snadno předpovědět vazebné elektrony, tvar molekuly, osamocené páry a valenční elektrony molekuly.
Než budete pokračovat s CHF3 Lewisova struktura existuje několik pravidel, která bychom měli mít na paměti.
Nejprve bychom měli spočítat valenční elektrony pro všechny jednotlivé atomy v molekule CHF3 a poté je sečíst. Nyní musíme vybrat centrální atom na základě menší elektronegativity. Na základě velikosti a menší elektronegativity je zde centrální atom C a jeden atom H a tři atomy F jsou zde okolními atomy.
Nyní propojíme všechny atomy jednoduchou vazbou. Valenční elektrony C jsou čtyři, H je jeden a F má sedm elektronů. V Lewisově struktuře CHF3 bude počet zahrnutých elektronů [4+1+ (3*7)] = 26 a z oktetového pravidla potřebné elektrony [4*8 +1*2] = 34 elektronů a požadované vazebné elektrony budou 34-26 = 8 elektronů a minimální požadovaná vazba 8/2 = 4 vazby.
Takže v CHF3 Lewisova struktura, budou vyžadovány minimálně 4 dluhopisy a všechny dluhopisy jsou jednoduché. Připojením všech atomů k centrálnímu atomu c pomocí čtyř vazeb všechny atomy dokončily svůj oktet, takže zde není třeba přidávat vícenásobné vazby.
Poté jsou osamocené páry přiřazeny k příslušným atomům. F má ve svém valenčním obalu sedm elektronů a k vytvoření vazby byl použit pouze jeden elektron, takže zbývajících šest elektronů vystupuje jako osamocené páry nad atomy F.
2. CHF3 tvar Lewisovy struktury
CHF3 Lewisova struktura tvar lze předpovědět z teorie odpuzování elektronů Valence Shell Pair. Podle této teorie, pokud počet vazebných elektronů pro jakoukoli molekulu bude 8, pak bude tvar molekuly čtyřstěnný.
Molekula s počtem 8 elektronů bude mít obecně čtvercový plánovač nebo tetraedrickou geometrii. Ale ve čtvercové plánovací skupině bude vazebný úhel mezi atomy 900 a je zde vysoká pravděpodobnost sterického shlukování.
Ale v tetraedrické geometrii se vazebný úhel zvětšuje a také se zvětšuje volný prostor mezi molekulami, takže pravděpodobnost sterického shlukování jakéhokoli druhu odpuzování bude minimalizována.
V CHF3 Lewisova struktura, centrální atom je zde C a okolní atomy H a tři atomy F jsou upraveny ve čtyřech vrcholech tetraedrické části a uspořádány se správným vazebným úhlem a rozestupy.
3. Valenční elektrony CHF3
V CHF3 Lewisova strukturajsou valenční elektrony uvažovány pro atomy C, H a F, které jsou přítomny na jejich nejvzdálenějších nebo valenčních orbitalech. Možná se podílejí na vytváření vazby nebo možná existují jako osamělé páry.
Elektronická konfigurace H, C a F je 1s1, [On] 2s22p2, [On] 2s22p2 resp. Můžeme tedy říci, že existuje jeden elektron z H, který je také valenčním elektronem, C má ve svém valenčním obalu čtyři elektrony a F má sedm elektronů.
H a F zahrnovaly jeden elektron, který vytvořil kovalentní vazbu s C, a zbytek šesti elektronů F existuje jako osamocené páry a všechny čtyři valenční elektrony C jsou zapojeny s jedním H a třemi F, aby vytvořily Lewisovu strukturu CHF3.
Takže celkový počet valenčních elektronů v této molekule je součtem tří atomů valenčních elektronů a počet valenčních elektronů bude 1+4+(7*3) = 26 elektronů.
4. Pravidlo oktetu Lewisovy struktury CHF3
V CHF3 Lewisova strukturaVšechny jednotlivé atomy se budou řídit oktetovým pravidlem, aby dokončily svůj valenční obal a získaly nejbližší konfiguraci vzácných plynů přijetím vhodného počtu elektronů.
Z elektronové konfigurace každého atomu vidíme, že H má ve svém valenčním obalu jeden elektron a potřebuje ještě jeden, aby získal stejnou konfiguraci jako He. Takže jeden elektron H a jeden elektron C sdílejí vazbu a doplňují oktet H.
F má sedm elektronů ve svém nejvzdálenějším orbitálu a mezi nimi šest existuje jako osamocené páry a jeden elektron sdílí kovalentní vazbu s jedním elektronem C a doplňuje oktet F získáním osmi elektronů ve svém valenčním orbitalu.
C má čtyři elektrony ve svém valenčním obalu a jeho zajíc má čtyři elektrony se třemi atomy F a jedním atomem H a také získává osm elektronů ve svém valenčním orbitalu, aby dokončil oktet.
Podle oktetu obsahuje orbital S maximálně dva elektrony jako atomy H a orbital p obsahuje šest elektronů jako C a F.
5. CHF3 Lewisova struktura formální poplatek
Formální náboj je hypotetický koncept jako rezonance a podle tohoto konceptu můžeme předpovědět náboj na konkrétním atomu v molekule CHF3 pomocí jejich vazebných elektronů.
Vzorec, který můžeme použít k výpočtu formálního poplatku, FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp
Kde Nv je počet elektronů ve valenčním obalu nebo nejvzdálenějším orbitalu, Nlp je počet elektronů v osamoceném páru a Nbp je celkový počet elektronů, které se podílejí pouze na tvorbě vazby.
V CHF3 Lewisova struktura, C a H jsou různé substituenty, takže musíme vypočítat formální náboj C, H a F jednotlivě.
Formální náboj na atomu C je 4-0-(8/2) = 0
Formální náboj na atomu H je 1-0-(2/2) = 0
Formální náboj na atomu F je 7-6-(2/2) = 0
Takže formální poplatek za CHF3 Lewisova struktura je nula, protože žádný jednotlivý poplatek neobsahuje žádný formální poplatek.
6. CHF3 Lewisova struktura osamocených párů
Osamělé páry jsou ty elektrony, které jsou přítomny jako valenční obaly, ale nepodílejí se na tvorbě vazby, jsou také valenčními elektrony. Ve struktuře CHF3 Lewis má pouze F osamocené páry a H a C postrádají osamocené páry.
Z elektronové konfigurace můžeme říci, že F má ve svém valenčním obalu šest elektronů a podle oktetového pravidla sdílí jeden elektron s C, aby svůj oktet dokončil vytvořením jedné jediné kovalentní vazby. Zbývajících šest elektronů je přítomno jako tři páry osamocených párů.
Pro H a C po vytvoření vazby nemají ve valenčním obalu žádné elektrony, takže jim chybí osamocené páry.
Takže totální osamělost párů v Lewisově struktuře CHF3 bude, 3*3 = 9 párů osamělých párů.
7. Úhel vazby Lewisovy struktury CHF3
Úhel vazby bude 109.50 která bude pro ABX3 nebo AX4 molekuly jako CHF3. Přijímá čtyřstěnnou strukturu, takže spojovací anděl je pro tuto geometrii perfektní.
CHF3 Lewisova struktura přejímá tetraedrickou geometrii podle teorie VSEPR. Podle této teorie bude vazebný úhel molekuly 109.50. Velikost F a H je velmi malá, takže neexistuje žádná šance na odpuzování osamělých párů - vazebný pár az tohoto důvodu nedochází k odchylce skutečného úhlu vazby.
Ale kvůli elektronegativitě F se pokuste přitáhnout hustotu elektronů směrem k ní a z tohoto důvodu je úhel vazby FCF asi 1080 ale úhel vazby FCH zůstává 109.50.
8. CHF3 Lewisova struktura rezonance
U Lewisovy struktury CHF3 není pozorována žádná rezonanční struktura. Rezonance je koncept, při kterém v molekule dochází k delokalizaci elektronu v její odlišné struktuře skeletu.
Za CHF3 Lewisova struktura, tam je jiná struktura skeletu není možná, F je nejvíce elektronegativní, takže z něj neuvolňuje elektronovou hustotu a H nemá elektronovou hustotu. Není zde tedy možnost vytvářet rezonanci struktura pro CHF3 Lewis struktura.
9. CHF3 hybridizace
Hybridizace je také hypotetický koncept, při kterém se mísí různé orbitaly s různou energií za vzniku nového hybridního orbitalu s ekvivalentní energií. Za CHF3 Lewisova strukturaOrbitaly C, H a F se smísí za vzniku hybridního orbitalu sp3.
Hybridizaci CHF3 vypočítáme pomocí následujícího vzorce:
H = 0.5 (V+M-C+A), kde H= hybridizační hodnota, V je počet valenčních elektronů v centrálním atomu, M = obklopené monovalentní atomy, C=ne. kationtu, A=č. aniontu.
Pro Lewisovu strukturu CHF3 má C 4 valenční elektrony, které se podílejí na tvorbě vazby, a jeden atom H a tři atomy F.
Takže, centrální C v CHF3 Lewisova struktura je, ½(4+4+0+0) = 4 (sp3) hybridní.
| Struktura | Hybridizační hodnota | Stav hybridizace centrálního atomu | Úhel vazby |
| Lineární | 2 | sp /sd / pd | 1800 |
| Planner trigonal | 3 | sp2 | 1200 |
| Tetrahedrální | 4 | sd3/ sp3 | 109.50 |
| Trigonální bipyramidový | 5 | sp3d/dsp3 | 900 (axiální), 1200(rovníkový) |
| Osmistěn | 6 | sp3d2/d2sp3 | 900 |
| Pětiúhelníkový bipyramidový | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
Podle teorie VSEPR můžeme říci, že z výše uvedené tabulky, pokud je hybridizační hodnota centrálního atomu 4, pak je sp3 hybridizované.
Na krabicovém diagramu je to znázorněno jeden orbital s a tři orbitaly p nebo C chybí, aby vytvořily sp3 hybridní orbital. V hybridizaci jsou povoleny pouze sigma vazby.
10. Rozpustnost CHF3
CHF3 je organická molekula, takže se očekává, že bude rozpustný v organických rozpouštědlech, jako je benzen, toluen, ethanol atd. Je však rozpustný ve vodě.
Ačkoli CHF3 je organická molekula, je to polární molekula a voda je polární rozpouštědlo, takže se rozpustí v molekule vody (jako se rozpustí).
11. Je CHF3 iontový?
Veškerá kovalentní molekula má nějaké % iontového charakteru podle Fajanova pravidla. Takže se očekává, že CHF3 Lewisova struktura má také iontový charakter.
F je nejvíce elektronegativní atom a v ionizační formě CHF3 Lewisova strukturamůže ionizovat fluor. Opět z iontového potenciálu této molekuly můžeme říci, že molekula může být polarizovatelná, takže má nějaký iontový charakter.
12. Je CHF3 kyselý nebo zásaditý?
CHF3 je méně kyselý. Obsahuje kyselý proton.
V důsledku přítomnosti tří elektronegativních atomů F budou táhnout elektronovou hustotu směrem k sobě a z tohoto důvodu se vazba C_H stává slabší a lze ji snadno štěpit a H snadno uvolnit.
Můžeme tedy říci, že molekula CHF3 daruje proton nebo atom H a chová se jako kyselina, ale z hodnoty pka je méně kyselá.
13. Je CHF3 polární nebo nepolární?
Z Lewisovy struktury CHF3 můžeme říci, že molekula je asymetrická, z tohoto důvodu se jedná o polární molekulu. Protože má trvalý dipólový moment.
V CHF3 Lewisova struktura, dipólový moment působí od C k elektronegativnějším atomům F. U asymetrické struktury není šance zrušit dipólový moment a molekula má nějaký výsledný dipólový moment a udělat ji polární.
14. Je CHF3 čtyřstěnný?
Ano, molekula CHF3 je čtyřstěnná. Hybridizační hodnota a podle teorie VSEPR také potvrdily její strukturu.
15. Je CHF3 lineární?
Ne, molekula není lineární. Jak bylo diskutováno dříve, jedná se o tetraedrickou geometrii a pro svou asymetrickou strukturu má trvalý dipólový moment.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Z celé diskuse o CHF3 Lewisova strukturamůžeme dojít k závěru, že molekula je tetraedrická s hybridizací sp3. Molekula je kyselá díky přítomnosti kyselého protonu a molekula je také polární pro svou asymetrickou strukturu.
Také čtení:
- Sbr4 Lewisova struktura
- Lewisova struktura Pcl5 2
- Struktura Nacl Lewis
- Lewisova struktura Nf4
- Lewisova struktura Cabr2
- Lewisova struktura kyseliny propanové
- Cunh34 2 Lewisova struktura
- I3 Lewisova struktura
- Lewisova struktura Ncl4
- Al2o3 Lewisova struktura
Ahoj……já jsem Biswarup Chandra Dey, dokončil jsem magisterské studium chemie na Central University of Punjab. Mým oborem je anorganická chemie. Chemie není jen o čtení řádek po řádku a memorování, je to koncept, kterému lze snadno porozumět, a zde s vámi sdílím koncept chemie, který se učím, protože o znalosti stojí za to se o ně podělit.
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!