Struktura PCl5 Lewis: kresby, hybridizace, tvar, náboje, dvojice a podrobná fakta

by

Zde prozkoumáme, jak nakreslit pcl5 Lewisovu strukturu, hybridizaci, formální náboje, chemickou povahu, parametry polarity a další související vlastnosti PCL.5spolu s jeho využitím.

Fosfor patří do 15. skupiny periodické tabulky, tj. do rodiny dusíku s nejvzdálenějšími elektrony v podslupce 3p. V PCl5, Fosfor je vázán na 5 atomů chloru přes pět jednoduchých vazeb a nacházejí se ve žlutozelené krystalické pevné formě s molekulovou hmotností 208.2 g/mol a vydávají velmi nepříjemný zápach. Také Pcl5 Lewisova struktura projevil rozšířené oktetové pravidlo.

Kroky pro kreslení PCl5 Lewisova struktura

Nakreslíme Lewisovy tečky pro PCl5 postupujte podle níže uvedených kroků jeden po druhém:

Zjistěte, kolik valenčních elektronů je k dispozici pro vazbu v PCL5

P (Z = 15) = [Ne] 3s²3p³  tj. Pro fosfor je zde 5 valenčních elektronů

Cl (Z = 17) = [Ne] 3s3pXNUMX tj. 7 elektronů na každý atom chloru

Celkový počet elektronů = 5 + 7*5 (jako celkový Cl =5) = 40

  • Vzhledem k tomu, že méně elektronegativní atom bude zaujímat centrální polohu, P umístěn ve středu a atomy Cl na vnějších stranách.
  • Obecně každý atom nejprve sigma donor, tj. nejprve přiřadíme sdílené elektronové páry pro jednoduché vazby a zbytek elektronů budeme brát jako osamocený pár. 
  • Je třeba poznamenat, že uspořádání elektronových párů v Lewisova struktura je taková, že indikuje stabilní konfiguraci. Nyní, podle postupu výše, dostaneme obrázek Lewisových teček PCL5.
Struktura PCL5 Lewis
PCl5 Lewisova struktura  (Obrázek 1)

PCl5 pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Podle oktetového pravidla by po vytvoření vazby mezi příslušnými atomy (jako zde máme Cl a P) měly mít všechny atomy v Lewisově vzorci celkem 8 elektronů. Nicméně v PCL5,molekuly, je k dispozici 10 elektronů pro P a 8 elektronů pro atom Cl.

Stalo se tak kvůli přítomnosti d orbitalů, díky kterým mohou mít rozšířený oktet. Takové molekuly se nazývají hypervalentní sloučeniny. 

Kromě PCL5, jiné molekuly jako IF7 a SF6 také spadají do této kategorie; tyto molekuly se řídí oktetovým pravidlem. Jinými slovy, mít rozšířený oktet.

PCl5 rezonance Lewisovy struktury

PCL5 je iontové povahy a je schopen vykazovat rezonanci hybridní struktura jak je uvedeno níže a opět tyto struktury splnily rozšířené oktetové pravidlo, protože P obsahuje 10 elektronů, jak je vysvětleno v oktetovém pravidle.

obr.2
Hybridní PCl5 rezonanční struktury (obrázek 2)

Výpočet formálního cžaluje za PCL5 Lewisova struktura

Formální náboje = [valenční elektrony – nevázané elektrony – ½ vázaných elektronů]

Výpočet formálního náboje pro atom fosforu

Valenční elektrony = 5 (patří do druhé skupiny)

Počet nespojených elektronů = 0

Vázané elektrony = 10

FC = 5 – 0 – 10/2 = 0

Výpočet formálního náboje pro atom chloru

Celkový počet valencí = 7

Počet nespojených elektronů = 6

Vázané elektrony = 2

FC = 7-6 – 2/2 = 0

Celkový formální poplatek tedy = 0

Hybridizace PCl5

Hybridizace znamená překrývání atomových orbitalů zamýšlených atomů tak, že přerozdělují své energie, což vede k vytvoření nových orbitalů nazývaných hybridizované orbitaly. Celý jev se nazývá hybridizace. Hlášená hybridizace pro PCl5 is Sp3d, ve kterém je zapojen jeden orbital, tři orbitaly p a jeden orbitaly d. Podívejme se, jak se to děje.

 Kroky zahrnují hybridizaci PCL5:

kroky hybridizace
Obrázek 3. Hybridizační kroky ukazující tvorbu PCL5

PCL5 struktura osamocených párů

Jak byla hybridizace vysvětlena výše, zde vyvstává otázka, zda PCL5 má nějaké osamělé páry? Obvykle osamělý pár znamená ty, které se neúčastní vazby. Z hybridizačních kroků je však zřejmé, že na překrývání se podílí každý elektron. Proto je celkový počet osamělých párů nulový pro chlorid fosforečný.

PCL5 Úhel, tvar a typ vazby Lewisovy struktury

PCL5 přijatý trigonální bipyramidový geometrie, ve které nejsou všechny vazebné úhly ekvivalentní tj.  Všechny atomy chloru připojené k centrálnímu atomu nejsou ve stejném prostředí. Z 5 atomů cl jsou 3 atomy cl ve stejné rovině, zatímco dva zůstávají v jiné rovině, všechny dohromady tvoří trigonální bipyramidové uspořádání, jak je znázorněno na obrázku výše.

obr.4
Trigonální bipyramidový tvar (Wikipedia)

Typy dluhopisů jsou přítomny v PCL5

Jak bylo diskutováno výše, všechny atomy cl nejsou stejné a mají různé anděly vazby a také typ vazby.

Z 5 kovalentních vazeb tři vazby ležící v trigonální rovině a známé jako rovníkové vazby zatímco zbývající dvě, jedna leží nad rovinou (znázorněná čárkovanou vazbou na obr. 1) a druhá pod rovinou (znázorněná čárkovanou vazbou) a pojmenovaná jako axiální vazby.

Obecně je vazebný úhel definován jako úhel mezi dvěma orbitaly, které obsahují vazebné elektrony kolem centrálního atomu v dané molekule. Existují dva úhly vazby, protože ve struktuře existují dva typy vazeb. Jak je z uvedeného obrázku patrné, počet andělů mezi dvěma rovníkovými atomy chloru je 120o zatímco úhel mezi rovníkovým a axiálním atomem chloru je 900

Fig5
Zde a = axiální vazba, b= rovníková vazba (obrázek 5)

PCL5 polární nebo nepolární?

Polární povaha PCL5 je docela překvapivé, protože kvůli přítomnosti dvou typů vazeb se očekává, že musí být polární povahy. Nicméně geometrie, tj., trigonální bipyramidový, odpovídá za uspořádání takovým způsobem, že protilehlé vazby snižují vzájemné dipólové momenty, což má za následek nepolární povahu.

PCL5 použití

  • Působí jako chlorační činidlo, protože má srovnatelně dva volné atomy chloru v axiálních polohách, které lze snadno abstrahovat. Může působit jako vhodný prostředek pro chloraci.
  •  
  • Používají se jako dehydratační činidlo (odstranění vody) při mnoha chemických reakcích v chemii.
  •  
  • Dva populární léky, penicilin a cefalosporin, se vyrábějí pomocí PCL5. Působí jako katalyzátor v mnoha reakcích, jako je tvorba acetylcelulózy a typické cyklizační reakce.
  •  
  • Použijte k tvorbě chloridů kyselin.
  •  
  • Připravuje se jím mnoho organických sloučenin fosforu.

Často kladené otázky

jaká je povaha PCL5 ?

Ano, je to kvůli jeho reaktivní povaze, protože při kontaktu s vodou prudce reaguje a také poškozuje lidskou pokožku. Dále inhalace PCL5  při delším trvání může způsobit podráždění v nosní dutině a krku.

Proč jsou v PCL axiální vazby delší než rovníkové5?

Axiální vazby jsou delší než ekvatoriální vazby. Lze to vysvětlit pomocí odpudivých sil mezi elektronovými páry v důsledku různých vazebných úhlů. Jak je znázorněno na obrázku 4, atomy chloru v axiálních polohách jsou odpuzovány třemi rovníkovými atomy chloru pod úhlem 90°.o a jeden na 1800, V uvedeném pořadí.

Obecně platí, že odpuzování mezi elektronovými páry je nepřímo úměrné vazebným úhlům. Proto odpuzování mezi elektronovým párem při 1800 lze zanedbat ve srovnání s těmi v 90o. Bereme tedy v úvahu pouze odpuzování mezi elektronovým párem při 90omůžeme dojít k závěru, že tři elektronové páry odpuzují každou axiální vazbu.

To ukazuje, že axiální vazebný pár čelí většímu odpuzování od jiných vazeb, a proto je axiální vazba o něco delší než rovníková vazba.

Jako PCl5, IP5 může existovat?

Hybridizace PCL5 probíhá kvůli malé velikosti a elektronegativní povaze atomu Cl, zatímco jód je relativně mnohem větší velikosti a také elektropozitivnější; proto je v tomto případě omezena hybridizace a tvorba PI5 není možné.

Je PCl5 oxidační činidlo nebo redukční činidlo?

Má oxidační stav +5 a nemůže se překročit. Proto PCl5 nemůže fungovat jako a redukční činidlo protože samotné redukční činidlo podléhá oxidaci, ale způsobuje redukci jiných molekul. Pro PCL5 tedy zbývá jediná možnost redukčního činidla, protože atom P má tendenci snižovat své oxidační číslo z + 5 na +3. 

Jak je na tom PCl5 uloženy v chemické laboratoři?

K uchovávání PCL se používají dobře zazátkované lahve5 protože je poměrně reaktivní a může reagovat s molekulami vody přítomnými v okolním prostředí za vzniku kyseliny chlorovodíkové a kyseliny ortofosforečné.

Proč pevné PCL5  existují jako [PtCl4]+ [PtCl6]- ?

PCL5 má trigonální bipyramidovou geometrii, která není stabilní kvůli nestejným délkám vazeb axiálních a ekvatoriálních vazeb. Proto tato geometrie není pravidelná a PCl5 mají tendenci směřovat ke stabilnějšímu prostorovému uspořádání atomů ( ie stabilnější geometrie). Jako výsledek v pevné fázi, PCl5 disociuje za účelem dosažení stabilnější tetraedrické a oktaedrické geometrie.

PCl5  je zásada nebo kyselina?

Podle Lewisovy definice zásady a kyseliny; kyselina může přijmout elektronový pár z jiných druhů, zatímco báze je látka, která může označovat elektronový pár. Protože v PCl5, díky přítomnosti prázdných d orbitalů může snadno přijímat elektrony, a proto působí jako Lewisova kyselina.

Jaký je nejlepší způsob k vytvoření PCl5 ?

 PCl5 se tvoří buď pomocí vsádkového nebo kontinuálního zpracování, při kterém PCl3  se vezme jako prekurzor a nejprve se rozpustí v tetrachlormethanu a tato směs se poté nalije do opláštěné nádoby obsahující míchadlo a pevný zpětný chladič.

Celá aparatura je pevně zakryta a Cl2 se zavádí pomocí opláštěné nádoby. Celý proces probíhá v inertním prostředí díky reaktivní povaze PCl5. Po reakci vlevo CS2 je vyřazen.

Je PCl5  rozpustný v H2o ?

Protože PCl5 je nepolární povahy, nelze jej smíchat v polárním rozpouštědle, jako je voda. Může se však snadno rozpustit v nepolárním rozpouštědle.

Který z nich je reaktivnější PCL5 nebo PCl3 ?

Ve světě chemie je reaktivita jakékoli látky nepřímo úměrná stabilitě látky (reaktivita = 1/stabilita). V souladu s tímto pravidlem PCl3 má relativně stabilnější geometrii než PCl5. Proto má méně reaktivní povahu.

Zajímavosti !

Fosfor je nejrozšířenějším prvkem 15. skupiny, i když mezi všemi prvky na Zemi zaujímá v hojnosti deset pozic.

Fosfor je důležitý pro svůj výskyt ve fosfátových horninách, které mohou být použity jako zdroj fosfátových hnojiv a jsou také schopny tvořit další užitečné slitiny.

Chlór je 3. nejrozšířenější prvek v oceánu a je na 21. místě v seznamu nejrozšířenějších prvků 

Také čtení: