Struktura SiCl4 Lewis: kresby, hybridizace, tvar, náboje, dvojice a podrobná fakta

by

V tomto článku, pojmenovaném jako „sicl4 Lewisova struktura“, je stručně diskutována Lewisova struktura, hybridizace, geometrie, výpočet formálního náboje s některými podrobnými vysvětleními chloridu křemičitého.

SiCl4 známý jako chlorid křemičitý, je bezbarvá těkavá anorganická kapalina s tetraedrickou strukturou a vazebným úhlem 109.50. V SiCl4, atom křemíku je spojen čtyřmi vazbami se čtyřmi atomy chloru. Tyto čtyři vazby směřují k rohu pravidelného čtyřstěnu.

Zaměřme se na jedno z následujících témat.

Jak nakreslit Lewisovu strukturu pro SiCl4?

Strukturální reprezentace, Lewisova struktura byla poprvé objevena Gilbertem. N. Lewise v roce 1916 a publikoval ve svém časopise nazvaném „The Atom and the Molecule“. Toto strukturní znázornění je velmi významné, protože z něj lze určit formální výpočet náboje, nevazebné elektrony.

Lewisova struktura se kreslí při zachování následujících kroků -

  1.  Nejprve se určí počet valenčních elektronů. Křemík (Si) a chlor mají čtyři a sedm elektronů ve svém nejzevnějším obalu.
  2. Dalším krokem je výpočet počtu vazeb (kovalentní nebo iontové) konektivity mezi atomy. V SiCl4Mezi křemíkem a chlorem jsou přítomny čtyři kovalentní vazby.
  3. Další je vypočítat nevazebné elektrony z celkového valenčního elektronu každého z příslušných atomů. Křemík má nula elektronů jako nevázaných a každý atom chloru má šest elektronů jako nevázaných.

Výše uvedené kroky při kreslení Lewisovy struktury je nutné dodržet.

sicl4 Lewisova struktura
SiCl4 Lewisova struktura

SiCl4 Lewisova struktura

Tvar jakékoli molekuly může být určen dvěma faktory -

  1. Křížení
  2. Odpor

V zásadě hybridizace rozhoduje o geometrii molekuly a odpudivý faktor rozhoduje o tvaru molekuly. Odpudivý faktor může být různých typů. Níže jsou však uvedeny pouze tři faktory, které mají velký vliv na tvar molekuly –

  • Osamělý pár-osamělý pár odpuzování
  • Odpuzování osamělého páru-páru vazby
  • Odpuzování páru vazby-páru vazby

Rostoucí řádová velikost výše uvedeného odpudivého faktoru je-

Vazebný pár – odpuzování vazebního páru < Bondový pár – odpuzování osamělého páru < Osamělý pár – odpuzování osamělého páru

V SiCl4, centrální atom (křemík) nemá žádný osamocený pár nebo nevazebný elektron. Nedochází tedy k žádnému zapojení odpuzování osamělého páru-osamělého páru nebo odpuzování osamělého páru – vazebného páru. Vzhledem k absenci tohoto odpuzování molekula vykazuje svou skutečnou geometrickou strukturu, kterou lze předpovědět pouze použitím faktorové hybridizace.

SiCl4 tvar jpeg
 Tvar SiCl4.
Kredit: Wikimedia Commons.

SiCl4 Lewisova struktura formální poplatky

Jednou z nejdůležitějších významných rolí Lewisovy struktury je to, že pomocí této strukturální reprezentace lze vypočítat formální náboj. Formální poplatek se vypočítá ze vzorce popsaného níže -

  • Formální náboj = Celkový počet valenčních elektronů – počet elektronů, které zůstávají nevázané – (počet elektronů zapojených do tvorby vazby/2)
  • Formální náboj křemíku (Si) = 4 – 0 – (8/2) = 0
  • Formální náboj na každém atomu chloru (Cl) = 7 – 6 – (2/2) = 0

Z výše uvedeného výpočtu formálního náboje lze rozhodnout, že molekula je nabitá nebo neutrální povahy. Z výpočtu je zřejmé, že SiCl4 je neutrální druh.

SiCl4 Lewis Structure Osamocené páry

Osamělé páry jsou ty páry elektronů, které se nepodílejí na tvorbě vazby v molekule. Počet nevazebných elektronů bude tedy odečteným výsledkem celkového valenčního elektronu a počtu vázaných elektronů.

  • Osamělý pár nebo nevázaný elektron = Celkový počet valenčních elektronů – počet vázaných elektronů.
  • Nevázané elektrony na křemíku = 4 – 4 = 0
  • Nevázané elektrony na každém atomu chloru = 7 – 1 = 6 nebo 3 volné páry.

Křemík má ve svém valenčním plášti celkem 4 elektrony (3s2 3p2). Chlór je halogenová sloučenina se 7 elektrony v nejzevnějším obalu (3 s2 3p5). Si používá své čtyři elektrony a chlor používá svůj jediný elektron při tvorbě vazby.

SiCl4 Křížení

Hybridizace je definována jako smíchání dvou nebo více než dvou orbitalů. Hybridizaci jakékoli molekuly lze snadno určit pomocí teorie VSEPR (teorie odpuzování elektronových párů valenčního obalu).

Hybridizace křemíku v SiCl4 je sp3. Síra má celkem čtyři valenční elektrony a všechny tyto valenční elektrony se spárují se čtyřmi valenčními elektrony pocházejícími ze čtyř atomů chloru. Jeden s a tři p orbital křemíku se používá ve sp3 hybridizace SiCl4. Ve většině případů lze hybridizaci předpovídat Lewisova struktura. Z čeho se předpovídalo struktura Lewisovy tečky že křemík nezůstal bez elektronů jako nevázaný, je dokázáno na obrázku hybridizace (ukázáno níže). Ukazuje tedy skutečný vazebný úhel čtyřstěnné struktury, tedy 109.50.

SiCl4 hybridizace
Hybridizace SiCl4

SiCl4 Lewisovo pravidlo oktetu struktury

Oktetové pravidlo je definováno jako pravidlo mít osm elektronů ve válcovém krytu příslušného krytu pro dosažení elektronové konfigurace jako jejich nejbližší vzácný plyn v periodické tabulce. Toto pravidlo vysvětluje stabilitu jakékoli molekuly.

V SiCl4jeden atom křemíku je připojen se čtyřmi atomy chloru. Ve valenčním plášti křemíku jsou čtyři elektrony. Po vytvoření vazby se čtyřmi atomy chloru získává křemík ve svém valenčním plášti další čtyři elektrony. Vzhledem k tomu, že chlorid křemičitý je kovalentní sloučenina, jsou valenční elektrony v podstatě sdíleny mezi molekulami.

Čtyři atomy chloru také dodržují pravidlo oktetu. Mají sedm valenčních elektronů a po vytvoření vazby s atomem křemíku získali jeden elektron z křemíku, protože jeden valenční elektron z křemíku je sdílen s každým atomem chloru.

SiCl4 Polární nebo Nepolární

SiCl4 je molekula s nulovým dipólovým momentem. Ale čtyři vazby Si-Cl jsou poměrně polární kvůli rozdílu v elektronegativitě mezi atomem křemíku a chloru (elektronegativita křemíku a chloru je 1.9 a 3.16 v Paulingově měřítku). Polarita nezávisí pouze na přítomnosti polárních substituentů, ale závisí také na orientaci polárních skupin. Směr čtyř vazeb Si-Cl je téměř v protilehlé poloze. Dipólový moment každé ze čtyř vazeb Si-Cl se tedy ruší druhou a výsledný dipólový moment bude ukazovat nulu.

Polarita SiCl4
SiCl4, nepolární molekula

Často kladené otázky (FAQ)

Má SiCl4 reagovat s vodou?

Odpověď: SiCl4 okamžitě reaguje s vodou a tvoří oxid křemičitý (SiO2) a plynný HCl.

Proč SiCl4 se snadno hydrolyzuje než CCl4?

Odpověď: Křemík má prázdný d orbital a tak může rozšířit své koordinační číslo nad čtyři. Ale uhlík nemá žádný volný d-orbital, který by mohl reagovat s vodou. Osamělé páry kyslíku ve vodě reagují s křemíkem a snadno SiCl4 je hydrolyzován, ale CCl4 nemůžu.

Také čtení: