Struktura PCl3 Lewis: kresby, hybridizace, tvar, náboje, dvojice a podrobná fakta

V tomto článku bychom měli diskutovat o Lewisově struktuře PCl3 a mnoha dalších faktech. Začněme článek důležitými fakty o PCl3.

V Lewisově struktuře PCl3. Oxidační stav centrálního P je +3. Takže zde P vytváří pouze tři vazby, kde dva elektrony sídlí jako osamocený pár. Centrální P je sp3 hybridizované a osamocený pár se nachází v jednom z hybridních orbitalů. Takže ten osamělý pár lze snadno darovat a může se chovat jako lewisova základna. Ale Lewisova kyselost klesá v důsledku připojení tří elektronegativních atomů Cl.

Může přijímat elektrony ve svém volném orbitalu d a také se chovat jako Lewisova kyselina. vazebný úhel Lewisovy struktury PCl3 je menší než 1090, kvůli zamezení odpuzování mezi osamocenými páry atomů P a Cl. V organokovové chemii se PCl3 používá jako π kyselý ligand a může stabilizovat nižší oxidační stav kovu.

Některé podrobnosti o faktech PCl3

PCl3 je ve svém fyzikálním stavu dýmavá kapalina, která je někdy bezbarvá až nažloutlá. Zápach chloridu fosforitého je nepříjemný jako kyselina chlorovodíková. molární hmotnost PCl3 je 137.33 g/mol. Hustota molekuly je 1.574 g/cm3. Bod tání a bod varu PCl3 jsou 179.6 K a 349.2 K.

Průmyslová metoda pro přípravu PCl3 je reakce s plynným chlorem s bílým fosforem. PCl3 se zde používá jako rozpouštědlo a odstraňuje PCl3, aby se zabránilo tvorbě PCl5.

P4 + 6Cl2 → 4 PCl3

V 31P NMR molekula vykazuje singletový signál kolem +220 ppm s odkazem na H3P4.

PCl3 se může chovat jako obojí oxidační i redukční činidlo. Může působit jako elektrofil kvůli nedostatku elektronů v P centru.

3 PhOH + PCl3 → P(OPh)3 + 3 HCI

PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N → P(OEt)3 + 3 R3NH+Cl-

Může reagovat s Grignardovým činidlem za vzniku ylidu fosforu.

3 PhMgBr + PCl3 → Ph3P + 3 MgBrCl

PCl3 také působí jako nukleofil v mnoha organických reakcích.

PCl3 + RCI + AlCl3 → RPCl+3 + AlCl-4

Jak nakreslit Lewisovu strukturu pro PCl3?

Abychom nakreslili lewisovu strukturu PCl3, musíme se řídit oktetovým pravidlem, protože P je prvek bloku p, měl by se řídit pravidlem oktetu. Po nakreslení Lewisovy struktury PCl3 pak můžeme vypočítat páry vazeb, osamocené páry a další kovalentní vlastnosti Lewisovy struktury PCl3.

Lewisova struktura PCl3
PCl3 Lewisova struktura

Krok 1 - V prvním kroku Lewisovy struktury PCl3 bychom měli vypočítat valenční elektrony pro molekulu PCl3 a sečíst je. Existují dva typy atomů P a Cl. Individuálně tedy vypočítáme valenční elektrony pro P i Cl. P je skupina 15th VA prvek. Patří do rodiny N, má tedy ve svém valenčním obalu pět elektronů.

Opět platí, že Cl je prvek VIIA skupiny 17 a patří do rodiny F. Cl je halogen a z elektronové konfigurace můžeme říci, že má ve svém valenčním obalu sedm elektronů. Jsou přítomny tři atomy Cl, takže celkový počet valenčních elektronů pro Lewisovu strukturu PCl3 je 5+(7*3) =26 elektronů.

Krok 2 – Nyní ve 2nd krok vybereme centrální atom pro Lewisovu strukturu PCl3. P je podle Lewisovy struktury méně elektronegativní. P je zde centrální atom. V okolních polohách atomů P jsou přítomny tři atomy Cl.

Krok 3 - Nyní bychom zde měli zkontrolovat oktetové pravidlo. P i Cl jsou p blokové prvky. Měli by tedy dodržovat oktetové pravidlo. Podle oktetového pravidla by blokový prvek p měl doplnit svůj valenční orbital o osm elektronů, protože orbital p může akumulovat maximálně šest elektronů a orbital s obsahuje maximálně dva elektrony. Takže elektrony potřebné pro a kompletní oktet v PCl3 Lewis struktura je 4*8 = 32 elektronů. Ale dostupných valenčních elektronů pro Lewisovu strukturu PCl3 je 26 elektronů.

Elektrony tedy vyžadovaly 32-26 = 6 elektronů. Těchto 6 elektronů se bude hromadit 6/2 = 3 vazbami. Takže v Lewisově struktuře PCl3 budou vyžadovány minimálně 3 vazby.

Krok 4 - Nyní propojíme všechny atomy v Lewisově struktuře PCl3 přes požadovaný počet vazeb. Spojujeme tři atomy Cl s centrálním atomem P se třemi sigma vazbami doplňte jejich oktet v Lewisově struktuře PCl3.

Krok 5 - v posledním kroku zkontrolujeme, zda jsou všechny atomy v Lewisově struktuře PCl3 spokojeny se svým oktetem či nikoliv. Po následném vytvoření jednoduché vazby, pokud je nutné, aby oktet nebyl úplný, přidáme mezi atomy vícenásobné vazby. Někdy přidáváme osamocené páry, které jsou přítomny ve valenčních elektronech, ale nepodílejí se na tvorbě vazby. P má pět elektronů ve valenčním obalu a vytvořil pouze tři vazby se třemi elektrony, takže zbytek dvou elektronů je přítomen jako osamocený pár nad P atom.

Cl má ve svém valenčním obalu sedm elektronů, ale vytvořil pouze jednu vazbu s atomem P a zbytek ze šesti elektronů je přítomen jako tři páry osamocených párů nad atomy Cl.

Tvar Lewisovy struktury PCl3

Tvar Lewisovy struktury PCl3 závisí na počtu valenčních elektronů podle teorie VSEPR, nebo je tvar určen na základě hybridizace. Počet vazebných párů a osamocených párů také ovlivňuje tvar molekuly. Tvar Lewisovy struktury PCl3 kolem centrálního P je trigonální pyramidální s jedním párem osamělých párů.

Tvar PCl3

Celkový počet elektronů pro Lewisovu strukturu PCl3 je 5+3 = 8. Podle teorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), pokud počet elektronů pro jakoukoli AX3 molekula typu bude osm a centrální atom obsahuje jeden osamocený pár, pak se tvar stane trigonálním pyramidálním namísto čtyřstěnným. Geometrie molekuly je čtyřstěnná, ale tvar molekuly je trigonální pyramidální, protože osamocený pár nezohledňuje tvar molekuly.

Takže tvar Lewisovy struktury PCl3 je trigonální pyramidální, ve skutečnosti, kvůli zamezení odpuzování osamělých párů, molekula přijímá tento druh tvaru spolu s úhlem vazby.

PCl3 Lewisovy struktury osamocené páry

Osamělé páry Lewisovy struktury PCl3 jsou celkem osamocené páry na čtyřech atomech. P a Cl oba obsahují různé počty osamělých párů, takže jsme jednotlivě vypočítali osamocené páry a sečetli je dohromady, abychom získali počet osamělých párů pro Lewisovu strukturu PCl3.

PCl3 Osamělé páry

V Lewisově struktuře PCl3 má centrální atom P ve svém valenčním obalu pět elektronů. To znamená, že může použít těchto pět elektronů při tvorbě vazby. Ale mezi atomy P a třemi atomy Cl v PCl3 jsou pouze tři sigma vazby Lewisova struktura. P tedy vytváří tři vazebné páry sdílením elektronů se třemi atomy Cl. Nyní se zbytek dvou elektronů přítomných ve valenčním obalu neúčastní tvorby vazby. Tyto elektrony přispívají k pravidlu oktetu. Tyto dva elektrony existují jako osamocený pár nad atomem P.

Nyní pro další tři okolní atomy Cl má každý sedm elektronů pro valenční obal. Ale v Lewisově struktuře PCl3 tvoří jeden Cl pouze jednu vazbu s Atom P prostřednictvím sdílení pouze jednoho elektronu ze svého nejvzdálenějšího orbitálu. Takže zbývajících šest elektronů, které se nepodílejí na tvorbě vazby, ale podílejí se na dokončení oktetu, existuje jako tři páry osamělých párů na každém atomu Cl.

Takže v Lewisově struktuře PCl3 je celkový počet dostupných párů laloků 2+(3*2) = 8 párů osamělých párů.

PCl3 Lewisova struktura formálních poplatků

Lewisova struktura PCl3 je neutrální, ale pokud se na jednotlivém atomu objeví nějaký náboj, měl by být vypočten pomocí formálního náboje. Formální náboj je hypotetický koncept, kde předpokládáme stejnou elektronegativitu pro atomy P a Cl v Lewisově struktuře PCl3.

Vzorec, který můžeme použít k výpočtu formálního náboje pro Lewisovu strukturu PCl3, je, 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.

Protože prostředí a vazebná povaha P a Cl jsou různé, vypočítáme individuálně formální náboje pro atomy P a Cl.

Formální náboj P je 5-2-(6/2) = 0

Formální náboj Cl je 7-6-(2/2) = 0

Z výpočtu formálního náboje Lewisovy struktury PCl3 lze říci, že pro jednotlivé atomy se neobjevuje žádný náboj a molekula je neutrální.

PCl3 pravidlo oktetu Lewisovy struktury

V Lewisově struktuře PCL3 jsou P a Cl oba prvky bloku p, takže musí dodržovat pravidlo oktetu. Podle oktetového pravidla pro prvek bloku p by měl každý atom doplnit svůj valenční obal o osm elektronů.

PCl3 oktet

Elektronická konfigurace P je [Ne]3s23p3. P je skupina 15th VA prvek. 3s a 3p orbital P obsahuje pět elektronů a potřeboval tři další elektrony v 3p orbitalu k dokončení oktetu. Takže P vytváří tři vazby se třemi nepárovými elektrony z 3p obalu a sdílí jeden elektron ze tří atomů Cl, tímto způsobem je 3p obal P dokončen přes šest elektronů a dva elektrony již existují v 3s obalu jako osamocený pár. Takže P dokončí svůj oktet vytvořením tří vazeb.

Nyní je Cl skupina 17th prvek VIIA. Elektronická konfigurace je [Ne]3s23p5. Má tedy sedm elektronů ve svých valenčních 3s a 3p obalech. Takže Cl potřebuje ještě jeden elektron ve svém 3p orbitalu, aby dokončil svůj oktet. Nyní každý atom Cl vytvoří sigma vazbu s p prostřednictvím sdílení jednoho elektronu a dokončení jeho 4p orbitálu šesti elektrony. Nyní má Cl osm elektronů mezi dvěma zapojenými do vazebného páru a zbývajícími šesti zapojenými do osamělého páru.

V Lewisově struktuře PCl3 tedy P i Cl doplňují svůj oktet.

Rezonance Lewisovy struktury PCl3

V PCl3 Lewisova strukturadochází k delokalizaci elektronů mezi různými kostrami PCL3 prostřednictvím rezonance. Elektronický mrak nad P je distribuován a delokalizován, protože osamocený pár je přítomen v jednom z hybridních orbitalů.

Rezonanční struktury PCl3

Všechny tři struktury jsou různé rezonanční struktury Lewisovy struktury PCl3. Struktura II je nejvíce přispívající strukturou ze všech rezonujících struktur. Protože struktura II je nejstabilnější, protože je přítomno více kovalentních vazeb a záporný náboj je přítomen na elektronegativním atomu Cl a kladný náboj je na elektropozitivním atomu P. Struktura III je méně přispívající nebo nejméně stabilní strukturou, protože kladný náboj je na elektronegativních atomech Cl, což je destabilizující faktor.

PCl3 hybridizace

V Lewisově struktuře PCl3 je P elektropozitivní a Cl elektronegativní, takže jejich orbitální energie je odlišná a za normálních podmínek nemohou tvořit vazbu. Takže procházejí hybridizací, aby vytvořily stejný počet hybridních orbitalů, aby stejný počet atomových orbitalů byl smíchán. Tyto hybridní orbitaly mají ekvivalentní energii. V Lewisově struktuře PCl3 podléhá centrální P sp3 hybridizace smícháním jednoho s a tří atomových orbitalů p.

Použili jsme vzorec k předpovědi hybridizace Lewisovy struktury PCl3,

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.

Valenční elektrony pro P v Lewisově struktuře PCl3 je 5 a jsou přítomny tři okolní atomy Cl.

Režim hybridizace centrálního P v Lewisově struktuře PCl3 je tedy 5+3 = 8(sp3)

Struktura       Hybridizační hodnota  Stav hybridizace centrálního atomu    Úhel vazby
Lineární        2sp /sd / pd         1800
Planner trigonal    3sp2          1200
Tetrahedrální         4sd3/ sp3        109.50
Trigonální bipyramidový5 sp3d/dsp3          900 (axiální), 1200(rovníkový)
Osmistěn       6sp3d2/d2sp3       900
Pětiúhelníkový bipyramidový7sp3d3/d3sp3         900, 720

              

Z hybridizační tabulky je tedy zřejmé, že pokud je počet orbitalů účastnících se hybridizace roven 4, pak by centrální atom měl být sp3 hybridizované.

Pojďme si podrobně porozumět hybridizaci Lewisovy struktury PCl3.

PCl3 hybridizace

Z krabicového diagramu Lewisovy struktury PCl3 je patrné, že osamocený pár nad P se také účastní hybridizace a nachází se v jednom z hybridních orbitalů. Takže osamělý pár lze snadno darovat a zvýšit Lewisovu zásaditost pro PCl3.

Tři atomy Cl přispívají jedním elektronem k P a vytvořily vazbu přes sp3 hybridizace.

PCl3 polární nebo nepolární

Z tvaru Lewisovy struktury PCL3 můžeme říci, že se jedná o asymetrickou molekulu a mezi atomy P a Cl je obrovský rozdíl v elektronegativitě. PCl3 je tedy polární molekula.

Elektronický dipólový tok nastává od elektropozitivních P k elektronegativním atomům Cl. Vzhledem k asymetrickému tvaru molekuly je v Lewisově struktuře PCl3 přítomen výsledný dipólový moment. Což udělalo molekulu polární.

Používá PCl3

Dá se použít jako,

  • Aditivum do benzínu
  • Konečná úprava textilu
  • Výroba pesticidů
  • Organokovové ligandy
  • Lewisova základna
  • Oxidační a redukční činidlo

závěr

PCl3 je Lewisova báze a může také působit jako nukleofil. Může být použit jako katalyzátor v mnoha organických reakcích. Kvůli zamezení odpuzování osamělých párů je vazebný úhel Cl-P-Cl menší než 1090.

Přejděte na začátek