V tomto článku budeme diskutovat o clcn Lewisově struktuře, charakteristikách a 13 základních faktech týkajících se chlorkyanu.
Clcn je bezbarvý, snadno kondenzující toxický plyn. Má štiplavý zápach. Patří do kategorie pseudohalogenů. Vzniká při oxidaci kyanidu sodného plynným chlorem. Reakce zahrnuje meziprodukt, kterým je kyanogen. V přítomnosti kyseliny trimerizuje za vzniku kyanurchloridu.
Výkres struktury Clcn Lewis
V Lewisově struktuře Clcn, centrální atom C využívá sp hybridní orbital k vytvoření sloučeniny Clcn. Při excitaci atomu C se vyskytují 4 valenční elektrony. Z těchto 4 elektronů je 1 použit při vytváření sigma vazby s atomem Cl. 1 elektron atomu Cl se tedy účastní vazby s centrálním atomem C, zbývajících 6 elektronů existuje jako 3 osamocený elektronový pár.
Zbývající 3 velenční elektrony atomu C tvoří 1 sigma a 2 pí vazby s atomem N. Na atomu C tedy neexistuje žádný osamocený pár. N má 5 valenčních elektronů, pouze 2 zůstávají nevyužité, existují jako 1 osamocený elektronový pár. Ale 3 elektrony se účastní vazby s centrálním atomem C.
Rezonance struktury Clcn Lewis
Rezonance nebo mesmerismus je proces popisu pohybu nevazebných a pí elektronů mezi atomy v různých typech polyatomových molekul prostřednictvím delokalizace a rezonanční hybrid je kombinací všech rezonančních struktur. V Clcn 2 jsou nalezeny ekvivalentní rezonanční struktury. V těchto strukturách vazba C-Cl nabývá charakteru parciální dvojné vazby.
Projekt skutečnost, která stojí za touto anomální charakteristikou je, že vyplněný 2p elektron, tj. nevazebný elektronový pár na atomu Cl, je delokalizován s prázdným ∏* antivazebným molekulovým orbitalem skupiny –CN a mezi atomem C a Cl je vyvinut charakter parciální dvojné vazby. Tímto rezonančním procesem se trojná vazba mezi atomem C a N redukuje na vazbu dvojnou.
Tvar struktury Clcn Lewis
Podle teorie VSEPR je tvar Clcn lineární, ve kterém je centrální atom uhlíku připojen k atomu Cl jednoduchou vazbou a k atomu N trojnou vazbou. Každý atom v Clcn leží v řadě. Lineární tvar Clcn nastává díky skutečnosti, že centrální atom C je sp hybridizován. Protože Clcn má lineární tvar, takže úhel vazby nalezený v Clcn je 1800.
Formální poplatek Clcn Lewis Structure
V Clcn se formální náboj na daných atomech vypočítá podle následujícího vzorce:
Formální náboj (FC) na libovolném atomu = valenční elektrony atomu (celkový počet vazebných elektronů)/2- počet nevazebných elektronových párů.
Formální náboj na centrálním atomu C v Clcn = 4-8/2-0= 0.
Formální náboj na atomu N skupiny –CN v Clcn =5-6/2-2=0.
Formální náboj na atomu Cl ve sloučenině Clcn =7-2/2-6=0.
Formální náboj na centrálním atomu C v Clcn je tedy roven 0. Všechny atomy v Clcn mají nulový formální náboj, takže celá sloučenina je elektricky neutrální.
Úhel struktury Clcn Lewis
V Clcn využívá centrální atom uhlíku sp hybridní orbital k vytvoření vazeb s chloridovou skupinou a atomem N, tj. úhel mezi Cl-CN je 1800. Atom N ve skupině –CN je také sp hybridizován.
Když je atom Cl v konjugaci se skupinou –CN, atom Cl se hybridizuje s sp2. Protože centrální atom C v Clcn je sp hybridizován a úhel je 1800sloučenina Clcn je lineární povahy.
Clcn Lewisova struktura Oktetové pravidlo
V clcn Lewisova struktura, všechny atomy tj. Cl, C, N splnily svůj oktet. Centrální atom C v Clcn tvoří 1 sigma vazbu s atomem Cl a další s atomem N. Zároveň tvoří 2 pí vazby s atomem N překrytím 2 p orbitalů atomu C a N. Centrální atom C tedy tvoří 4 vazby, které obsahují celkem 8 elektronů.
Atom Cl tvoří 1 jednoduchou vazbu s centrálním atomem C a obsahuje 3 volné elektronové páry, tj. celkem 8 elektronů přítomných v Cl. Atom N tvoří 1 sigma a 2 pí vazby s centrálním atomem C a také obsahuje 1 osamocený pár, tj. opět celkem 8 elektronů přítomných v N. Podle oktetového pravidla je Clcn stabilní sloučenina.
Clcn Lewis Structure Lone Pairs
Osamělý pár elektronů jsou ty valenční elektrony, které nejsou sdíleny, když jsou 2 atomy spojeny kovalentní vazbou. Je také definován jako nesdílený pár elektronů.
Vzorec, pomocí kterého můžeme vypočítat osamocený elektronový pár na daných atomech v Clcn, je uveden níže:
Osamělé elektronové páry přítomné na atomu = elektrony, které jsou přítomny na valenčním obalu atomu – kolik chemických vazeb tvoří tento konkrétní atom.
Osamělý elektronový pár přítomný na centrálním atomu C v Clcn= 4-4=0, tj. 0 volný elektronový pár.
Osamělý elektronový pár přítomný na atomu N skupiny –CN v Clcn=5-3=2, tj. 1 nesdílený elektronový pár.
Osamělý pár elektronů přítomný na atomu Cl ve sloučenině Clcn= 7-1=6 tj.3 nevazebné páry elektronů.
Tyto nevazebné elektronové páry jsou znázorněny v Lewisova struktura Clcn na atomech C, N, Cl jako elektronové tečky.
Elektrony Clcn Valance
Pro zjištění celkového počtu valenčních elektronů v Clcn je nezbytné vědět, kolik valenčních elektronů je přítomno v atomech C, N a cl. V C je celkový přítomný valenční elektron 4 (2s2 2p2). Atom dusíku má základní elektronovou konfiguraci 1s2 2s2 2p3, takže v atomu N je přítomno celkem 5 valenčních elektronů a z elektronové konfigurace atomu Cl vidíme, že existuje 7 valenčních elektronů.
Celkový valenční elektron Clcn je tedy roven součtu valenčních elektronů atomů C, Cl, N.
Celkový valenční elektron přítomný v Clcn je (4*1)+(1*5)+(7*1)=16.
Clcn hybridizace
Víme, že čisté atomové orbitaly se na vazbě nepodílejí, protože mají různé energie. Z tohoto důvodu se atomové orbitaly různých energií mísí a vytvářejí hybridní orbitaly podobné energie. Tento proces je odmítnut jako hybridizace.
Atom C má elektronovou konfiguraci 2s2 2p2 v zemní energii a vidíme, že ve valenčním plášti atomu C jsou přítomny pouze 2 nepárové elektrony a k výrobě Clcn jsou zapotřebí 4 nepárové elektrony. Když je aplikována nějaká energie, 1 2s elektrony vstoupí do prázdného 2p orbitalu a vytvoří celkem 4 nepárové elektrony ve valenčním obalu atomu C.
V dalším kroku 1 atom Cl dá svůj 1 nepárový elektron za vzniku vazby C-Cl. Nejprve atom N vytvoří 1 sigma vazbu s centrálním atomem C pomocí svého 1 nepárového elektronu, poté zbývající 2 nepárové elektrony 2p orbitalu atomu N vytvoří pí vazby s centrálním atomem C. Protože centrální atom C tvoří 2 sigma a 2 pí vazby, je sp hybridizován.
Rozpustnost Cln
Clcn je polární sloučenina. Vzhledem k tomu, že je v přírodě polární, je rozpustný v polárních rozpouštědlech např. vodě, methanolu, ethanolu atd. Při reakci s vodou podléhá pomalé hydrolýze za vzniku kyanatan Vznikají také (NCO-) a chloridové ionty (cl-) a H+ iont. Tato reakce probíhá v prostředí s neutrálním pH.
Je Clcn Ionic?
Clcn je iontová sloučenina. To je způsobeno skutečností, že se rozpadá na ionty, když je v roztaveném stavu nebo ve vodném stavu. Když se Clcn přidá do vodního prostředí, vytvoří se isokyanátové, chloridové a H+ ionty. Protože ve vodném roztoku tvoří ionty, jedná se o iontovou sloučeninu.
Vodný roztok Clcn také vede elektřinu, stejně jako jiné iontové sloučeniny, když se rozpouštějí ve vodném roztoku.
Je Clcn kyselý nebo zásaditý?
Clcn je základní povahy. Je to bronsted stejně jako Lewisova základna. Když reaguje s Lewisovou kyselinou, daruje svůj osamocený elektronový pár prostřednictvím atomu N a tvoří koordinační sloučeninu.
Když reaguje s kyselinou, která poskytuje ionty H+, přijímá ionty H+ darováním svého osamoceného páru elektronů prostřednictvím atomu N. K darování osamělých párů dochází prostřednictvím atomu N, protože N je méně elektronegativní než atom Cl, tj. kladný náboj na atomu N než atom Cl.
Je Clcn polární nebo nepolární?
Clcn je polární povahy. Sloučenina se považuje za polární, pokud nejsou zrušeny všechny vazebné momenty ve sloučenině. V této sloučenině vzhledem k přítomnosti sp hybridizované –CN skupiny leží C-Cl vazebný moment směrem k –CN skupině.
Ve sloučenině Clcn je osamocený pár na atomu Cl delokalizován prázdným ∏* antivazebným orbitalem skupiny -CN az tohoto důvodu – záporný pól vytváří na atomu N a kladný pól vytváří na atomu chloru. Dochází tak k většímu rozložení náboje. Proto je Clcn v polární přírodě a jeho dipólový moment není roven nule.
Je Clcn lineární nebo čtyřstěnný?
Clcn má lineární tvar s sp hybridizací centrálního atomu C. Pravděpodobnost čtyřstěnného tvaru tedy nevzniká.
závěr
Z výše uvedených skutečností, o kterých jsme diskutovali, vyplývá, že Clcn je polární, iontová, kovalentní sloučenina, ve které centrální atom C využívá sp hybridní orbital. Je mísitelný s vodou, protože je to polární sloučenina. Jde o stabilní sloučeninu podle oktetu i rezonance.
