11 Fakta o Lewisově struktuře IF5: Podrobné vysvětlení

IF₅ nebo jod pentafluorid je an interhalogen sloučenina s molární hmotností X. Zaměřme se na některé molekulární vlastnosti IF₅ podrobně.

IF₅ se připravuje reakcí mezi jodem a fluorem v poměru 1:5. Jód i fluor jsou halogenové prvky patřící do skupiny 17 az tohoto důvodu tento typ molekul označuje interhalogenovou sloučeninu. Může rychle reagovat s vodou za vzniku kyseliny fluorovodíkové a jodové.

Sloučenina má a monoklinika krystalová struktura ve formě mřížky. Nyní budeme diskutovat o hybridizaci, Lewisově struktuře, vazebném úhlu a tvaru IF₅ s patřičným vysvětlením v následující části článku.

1. Jak nakreslit IF₅ Lewisova struktura

Pomocí oktetového pravidla, valence, molekulární orientace a centrálního atomu můžeme nakreslit Lewisovu strukturu v mnoha krocích. Nakreslete Lewisovu strukturu IF₅.

Počítání celkových valenčních elektronů

IF₅ jsou 42, kde jak jód, tak F mají každý sedm valenčních elektronů a stačí je sečíst a získat celkové valenční elektrony.

Výběr centrálního atomu

Pro konstrukci Lewisovy struktury potřebujeme centrální atom, protože všechny atomy jsou spojeny vhodným počtem vazeb s tímto konkrétním atomem. Na základě velikosti a menší elektronegativity musíme vybrat centrální atom.

Uspokojení oktetu

Každý atom, ať už patří do bloku s nebo p, musí být naplněn svým valenčním orbitalem přijetím vhodného počtu elektronů pro postupnou tvorbu vazby. K dokončení oktetu I a F oba potřebují o 1 elektron více, jak jim náleží 17^th prvek z p bloků resp.

Uspokojení valence

Během tvorby oktetu by si každý atom měl být vědom toho, že může vytvořit takový počet stabilních vazeb, jaký je jejich stabilní valence. Podle oktetu elektronů požadovaných 8*6 = 48 pro IF₅ vznik, ale valenčních elektronů je 42, takže zbývající elektrony by měly být vyplněny vhodnými vazbami každého atomu.

Přiřaďte osamělé dvojice

Po vytvoření vazby, pokud elektrony zůstanou ve valenčním obalu každého atomu, pak tyto elektrony existují jako osamocené páry nad daným atomem v molekule. V IF₅, I i F mají osamocené páry a my je jen sečteme, abychom získali úplně osamocené páry přes molekulu. Jód má 1 a F má 3 páry osamělých párů.

2. POKUD₅ valenční elektrony

Elektrony jsou přítomny ve valenčním obalu každého atomu a jsou zodpovědné za jeho chemické vlastnosti a nazývají se valenční elektrony. Spočítejme valenční elektrony IF₅.

Celkový počet valenčních elektronů pro IF₅ molekula je 42. Existuje 7 valenčních elektronů z jódového místa a 7 elektronů z každého F místa, takže jen spočítáme valenční elektrony jednotlivých atomů a jen je sečteme, abychom dostali celkové valenční elektrony pro IF₅ molekula.  

• Valenční elektrony pro jód jsou 7 (5s²5p⁵)
• Valenční elektrony pro F jsou 7 (2s²2p⁵)
• Takže celkový počet valenčních elektronů pro IF₅ je 7+(7*5) = 32 elektronů.

3. POKUD₅ Lewisova struktura osamělé páry

Elektrony, které existují v [párové formě ve valenčním obalu po vytvoření vazby v přebytku, se nazývají osamělé páry. Předpokládejme osamocené páry přes IF₅.

V IF je přítomno 16 párů osamělých párů₅ což znamená, že ve valenčním obalu je přítomno 32 elektronů, které nijak nepřispívají k tvorbě vazby. Tyto elektrony tvoří jodové místo stejně jako F, ​​protože oba mají po vytvoření vazby nadbytečné elektrony ve svém valenčním obalu a existují jako osamocené páry.

• Osamělé páry nad každým atomem můžeme předpovědět pomocí vzorce, osamělé páry = elektrony přítomné ve valenčním orbitalu – elektrony podílející se na tvorbě vazby
• Takže osamocené páry jsou přítomny nad atomem jódu, 7-5 = 2
• Osamělé páry přítomné nad atomem F, 7-1 = 6
• Takže celkový počet osamělých párů přítomných nad IF₅ molekula je, 1+(5*3) = 16 párů nebo 32 elektronů.

4. POKUD₅ pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Pro dokončení valenčního orbitalu každého atomu každý atom přijímá vhodný počet elektronů se nazývá oktetové pravidlo. Podívejme se na oktet IF₅ molekula.

IF₅ se řídí oktetovým pravidlem, protože jód i F ještě nemají dokončený svůj valenční orbitál. Snaží se tedy dokončit své valenční elektrony tvorbou vazby. F potřebuje k dokončení oktetu ještě jeden elektron, protože protože patří k prvku p bloku, potřebuje ve svém valenčním orbitalu 8 elektronů.

Jód je skupina 17^th prvek a tvoří pět vazeb s pěti atomy F a jedním volným párem, takže k dokončení oktetu potřebuje ještě jeden elektron. Ale během IF₅ tvorba molekuly, jód sdílí 10 elektronů v pěti vazbách a jeden osamocený pár, takže porušil oktet a také přesahuje oktet.

5. POKUD₅ tvar Lewisovy struktury

Molekulární tvar je správné uspořádání prvků podle atomů substituentů pro získání dokonalé geometrické struktury. Předpokládejme tvar IF₅.

IF₅ je čtvercová pyramidální struktura bez svých osamocených párů, a pokud bychom zahrnuli osamocené páry přes jód, pak existuje jako oktaedrická geometrie podle následující tabulky,

Geometrii nebo tvar molekuly předpovídá teorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion) a teorie uvádí, že pokud má molekula typ AX₅E a je přítomen jeden osamocený pár, pak nepřijme dokonalý osmistěnný a přechází do čtvercového jehlanu.

6. POKUD₅ úhel Lewisovy struktury

Vazebný úhel je vytvořen centrálním a substitučním atomem pro správnou orientaci v konkrétní geometrii. Vypočítejme vazebný úhel IF₅.

Vazebný úhel mezi FIF je blízko asi 72⁰ protože přijímá čtvercovou pyramidu a pro penta-koordinovanou molekulu je lepší vazebný úhel 72⁰. Velikost jódu je příliš velká na to, aby snadno pojal pět atomů F bez jakéhokoli sterického odpuzování nebo odpuzování osamělých párů - párů vazeb.

• Hodnotu vazebného úhlu lze vypočítat z hodnoty hybridizace.
• Vzorec vazebného úhlu podle Bentova pravidla je COSθ = s/(s-1).
• Zde je centrálním atomem jódu sp³d hybridizoval, takže znak p je 1/5
• Vazebný úhel je tedy COSθ = {(1/5)} / {(1/5)-1} =-(1/4)
• Θ = COS^-1(-1/4) = 72⁰
• Takže z hybridizační hodnoty je vazebný úhel pro vypočtenou a teoretickou hodnotu stejný.

7. POKUD₅ Lewisova struktura formální poplatek

Formální náboj je hypotetický koncept, kde je elektronegativita všech atomů stejná a předpovídá náboj atomu. vypočítejme formální náboj IF₅.

Čistý formální poplatek IF₅ je 0, protože čistý náboj centrálního jódu je 0 v důsledku využití všech elektronů při tvorbě vazby spolu s osamělými páry.

• Formální poplatek IF₅ lze vypočítat podle vzorce, FC = N_v - N_lp -1/2 N_bp
• Formální náboj, který má jód, je 7-2-(10/2) = 0
• Formální náboj, který má fluor, je 7-6-(2/2) = 0
• Takže jak jód, tak fluor jednotlivě vykazují nulové formální náboje a z tohoto důvodu je celkový formální náboj pro molekulu 0.

8. POKUD₅ hybridizace

Kvůli různé energii orbitalů prochází centrální atom hybridizací za vzniku hybridního orbitalu ekvivalentní energie. Předpokládejme hybridizaci IF₅.

Centrální jód je sp³d hybridizoval za vzniku kovalentní vazby v IF₅ molekula, která může být diskutována níže.

• Hybridizaci můžeme vypočítat podle konvenčního vzorce, H = 0.5(V+M-C+A),
• Hybridizace centrálního jódu je tedy ½(5+5+0+0) = 5 (sp³d)
• Hybridizace se účastní jeden orbital s, tři orbitaly p a jeden orbital d jódu.
• Osamělé páry nad centrálním jódem se také účastní hybridizace.

9. POKUD₅ rezonance Lewisovy struktury

Rezonance je proces delokalizace elektronických mraků mezi různými formami skeletu molekuly. Podívejme se na rezonující strukturu IF₅.

Molekula IF₅ vykazuje rezonanci v důsledku přítomnosti větší elektronové hustoty nad atomy F. Elektronová hustota nad každým atomem F se může delokalizovat na jodové místo a vytvořit různé skeletové formy IF₅ struktura. LI₅ má dvě rezonující struktury, které jsou nakresleny níže –

Struktura I a struktura II mají stejný příspěvek, protože první struktura nad sebou nemá žádný náboj, ale ve struktuře II je přítomen vyšší počet kovalentních vazeb spolu s kladným nábojem také nad elektronegativními atomy F, z tohoto důvodu , oba mají stejný příspěvek.

10. Je POKUD₅ iontové nebo kovalentní?

Molekula je kovalentní nebo iontová, záleží na povaze tvorby vazby mezi kationtem a aniontem této molekuly. Podívejme se, zda IF₅ je iontový nebo kovalentní.

IF₅ je kovalentní molekula, protože

• In IF₅ centrální atom vytváří vazbu sdílením elektronů s okolními atomy.
• V I.F₅ vazba mezi jódem a F je nepolární
• In IF₅Centrální atom prochází hybridizací, aby se minimalizovala energetická hladina požadovaných orbitalů.
• In IF₅ polarizovatelnost F je velmi nízká a polarizační síla iontového potenciálu jódu je také špatná, takže nebyl schopen vytvořit iontovou vazbu.

Podle Fajanova pravidla žádná molekula není 100% iontová nebo kovalentní, záleží na teorii polarizace a v případě IF_5, je více kovalentní a má méně iontový charakter.

11. Je POKUD₅ stabilní?

IF₅ je nestabilní molekula, protože je to interhalogenová sloučenina a každá interhalogenová sloučenina má rozdíl v elektronegativitě. Pro tyto rozdíly v elektronegativitě bude hustota elektronů sigma odtažena k nejvíce elektronegativnímu atomu halogenu, vazba se stane slabší a snadno se štěpí.

12. POKUD₅ použití

• IF₅ se používá jako fluorační činidlo – pomocí tohoto činidla můžeme zabudovat fluor do jiné molekuly.
• IF₅ se také používá jako rozpouštědlo jiné nepolární molekuly.

Proč investovat do čističky vzduchu?

IF₅ je nejběžnější interhalogenová sloučenina a lze ji snadno připravit v laboratoři. Reakcí s fluorem získáme heptafluorid jodu. Interhalogenové sloučeniny jsou reaktivnější než normální atomy halogenů a z tohoto důvodu se mohou používat v mnoha reakcích a účastnit se mnoha organických reakcí, kde je vyžadován nukleofil i elektrofil.

Také čtení:

• Asf6 Lewisova struktura
• Alcl3 Lewisova struktura
• Hpo4 2 Lewisova struktura
• Lewisova struktura N2o
• Lewisova struktura H2co
• Snf3 Lewisova struktura
• Žádná Lewisova struktura
• Struktura Sibr4 Lewis
• Lewisova struktura Pbr3
• Lewisova struktura Nh4

Biswarup Chandra Dey

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.