Το παρόν άρθρο αφορά το ClF5 (Πενταφθοριούχο Χλώριο) το οποίο είναι ένα διαλογονική ένωση. Ας μάθουμε μερικά ενδιαφέροντα στοιχεία για αυτήν την ένωση.
Στη δομή ClF5 Lewis, το κεντρικό άτομο χλωρίου (Cl) συνδέεται με 5 άτομα φθορίου (F) με απλούς δεσμούς. Το μόριο ClF5 περιέχει 16 μεμονωμένα ζεύγη, κάθε άτομο Φθορίου έχει 3 μεμονωμένα ζεύγη και ένα μεμονωμένο ζεύγος υπάρχει στο άτομο χλωρίου.
| Μοριακό όνομα | Πενταφθοριούχο Χλώριο |
| Χημική φόρμουλα | ClF5 |
| Κεντρικό άτομο της δομής lewis | Χλώριο |
| Αριθμός μοναχικών ζευγών στο κεντρικό άτομο | 1 |
| Μοριακή Γεωμετρία του OF2 | Τετράγωνη πυραμίδα |
| Γεωμετρία ηλεκτρονίων του OF2 | οκτάεδρος |
| Γωνία δεσμού (Cl – F) | Βαθμός 90 |
| Αριθμός ηλεκτρονίου σθένους για το ClF5 | 42 |
| Το επίσημο φορτίο του μορίου ClF5 | 0 |
| Υβριδισμός κεντρικού ατόμου | sp3d2 |
| Διαλυτότητα | Αντιδρά με το νερό |
| Φύση | Ουδέτερη ένωση |
| Φύση των ομολόγων | Ομοιοπολικούς δεσμούς |
Πόσα ηλεκτρόνια σθένους υπάρχουν στη δομή ClF5 Lewis;
Στο μόριο ClF5, το άτομο χλωρίου καθώς και το άτομο φθορίου έχει 7 ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους.
Υπολογισμός ηλεκτρονίων σθένους στο μόριο ClF5-
| Άτομα σε ClF5 | Ηλεκτρόνια σθένους | Αριθμός ατόμων σε ClF5 | Σύνολο ηλεκτρονίων |
| Χλώριο | 7 | 1 | 7*1 = 7 |
| Φθόριο | 7 | 5 | 7 * 5 = 35 |
| 42 |
Έτσι,
στο μόριο ClF5 υπάρχουν συνολικά 42 ηλεκτρόνια σθένους.
Βήματα για τη σχεδίαση της δομής Lewis του ClF5
Η εξήγηση βήμα προς βήμα για τη σχεδίαση του διαγράμματος Lewis του ClF5 –
Βήμα 1: Υπολογίστε τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν στο μόριο ClF5
Θα ξεκινήσουμε βρίσκοντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους στο μόριο ClF5.
(Τα ηλεκτρόνια σθένους είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο κέλυφος σθένους ενός ατόμου)
Και τα δύο στοιχεία που είναι το φθόριο και το χλώριο ανήκουν στην ομάδα 17th οπότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους τόσο για το Χλώριο όσο και για το Φθόριο είναι 7.
Υπολογισμός ηλεκτρονίων σθένους σε ClF5 -
| Άτομα σε ClF5 | Ηλεκτρόνια σθένους | Αριθμός ατόμων σε ClF5 | Σύνολο ηλεκτρονίων |
| Χλώριο | 7 | 1 | 7*1 = 7 |
| Φθόριο | 7 | 5 | 7 * 5 = 35 |
| 42 |
Βήμα 2: Αποφασίστε το κεντρικό άτομο
Ενώ σχεδίαζε το Δομή κουκίδων Lewis κρατήστε πάντα το λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο στο κέντρο.
Όπως γνωρίζουμε ότι η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά και μειώνεται από πάνω προς τα κάτω σε μια ομάδα, έτσι το χλώριο είναι λιγότερο ηλεκτραρνητικό από το φθόριο.
Σημείωση: Το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο στον περιοδικό πίνακα
κρατήστε το λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο Χλώριο στο κέντρο και το 5 άτομο φθορίου που το περιβάλλει και σχεδιάστε τη σκελετική δομή για μόριο ClF5.
Βήμα 3: Είτε βάλτε έναν δεσμό ή ένα ζεύγος ηλεκτρονίων μεταξύ του ατόμου Cl και F
Βάλτε δύο ηλεκτρόνια (ζεύγος ηλεκτρονίων) μεταξύ ατόμων χλωρίου και φθορίου για να δηλώσετε έναν χημικό δεσμό.
Βήμα 4: Κάντε τα εξωτερικά άτομα χαρούμενα συμπληρώνοντας την οκτάδα τους
Τα κύρια στοιχεία της ομάδας χάρηκαν όταν πέτυχαν τη διαμόρφωση οκτάδας του πλησιέστερου στοιχείου ευγενούς αερίου τους (18th ομάδα). Αυτό είναι αυτό που ονομάζουμε κανόνα οκτάδας (Εξαίρεση: το υδρογόνο ολοκληρώνει τη διπλή διαμόρφωση όπως αυτή του ευγενούς αερίου He).
Βήμα 5: Βάλτε τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια στο κεντρικό άτομο:
Το ClF5 έχει 42 ηλεκτρόνια σθένους, από τα οποία 10 ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό δεσμών μεταξύ Cl και F, ενώ 30 ηλεκτρόνια υπάρχουν ως μόνα ζεύγη στα γύρω 5 άτομα φθορίου και δύο ηλεκτρόνια έχουν απομείνει.
τώρα θα κρατήσουμε αυτά τα δύο ηλεκτρόνια στο κεντρικό άτομο χλωρίου.
Βήμα 6: Ελέγξτε την επίσημη τιμή χρέωσης
Πριν το επιβεβαιώσουμε ως τελικό μας Δομή Lewis διάγραμμα, θα ελέγξουμε για το τυπικό φορτίο κάθε ατομικού στοιχείου στο μόριο ClF5.
Τυπικό φορτίο = Ηλεκτρόνια σθένους – 0.5 * ηλεκτρόνια σύνδεσης – μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια
Για το κεντρικό άτομο Χλώριο –
Αριθμός μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων του χλωρίου = 2
Αριθμός ηλεκτρονίων σύνδεσης χλωρίου = 10
Επίσημη χρέωση για Χλώριο = 7 – 0.5*10 – 2 = 0
Για τα εξωτερικά άτομα Φθόριο –
Αριθμός μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων φθορίου = 6 (3 μεμονωμένα ζεύγη)
Αριθμός ηλεκτρονίων σύνδεσης φθορίου = 2
Επίσημο τέλος για άτομο φθορίου =7 – 0.5*2 – 6 = 0
Καθώς τα στοιχεία F και O έχουν τα λιγότερα δυνατά τυπικά φορτία, αυτό σημαίνει ότι έχουμε αποκτήσει το τέλειο μας Δομή Lewis.
Ποιο είναι το επίσημο φορτίο των ατόμων που υπάρχουν στο μόριο Lewis Structure ClF5;
Τυπικό φορτίο είναι το ηλεκτρικό φορτίο που δίνεται σε ένα άτομο σε ένα μόριο όταν όλα τα ηλεκτρόνια σε έναν δεσμό μοιράζονται εξίσου ή αγνοώντας τη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας των ατόμων.
Τυπικό φορτίο = Ηλεκτρόνια σθένους – 0.5 * ηλεκτρόνια σύνδεσης – μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια
Για το κεντρικό άτομο Χλώριο –
Αριθμός μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων του χλωρίου = 2
Αριθμός ηλεκτρονίων σύνδεσης χλωρίου = 10
Επίσημη χρέωση για Χλώριο = 7 – 0.5*10 – 2 = 0
Για τα εξωτερικά άτομα Φθόριο –
Αριθμός μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων φθορίου = 6 (3 μεμονωμένα ζεύγη)
Αριθμός ηλεκτρονίων σύνδεσης φθορίου = 2
Επίσημο τέλος για άτομο φθορίου =7 – 0.5*2 – 6 = 0
Το ClF5 αποτελεί εξαίρεση στον κανόνα της οκτάδας;
Σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας, τα κύρια στοιχεία ομάδας προσπαθούν να λάβουν μια διαμόρφωση οκτάδας του πλησιέστερου στοιχείου ευγενούς αερίου τους. Στο μόριο ClF5, και τα 5 άτομα φθορίου επιτυγχάνουν την οκτάδα τους. Και τα 5 άτομα φθορίου έχουν τρία μη συνδεδεμένα ζεύγη και ένα συνδεδεμένο ζεύγος γύρω τους.
Αλλά το κεντρικό άτομο χλωρίου έχει πέντε συνδεδεμένα ζεύγη και ένα μοναχικό ζεύγος γύρω του, καθιστώντας τα συνολικά περιβάλλοντα ηλεκτρόνια 12.
Έτσι, το μόριο ClF5 αποτελεί εξαίρεση στον κανόνα της οκτάδας.
Γιατί η Γεωμετρία των ηλεκτρονίων του ClF5 είναι οκταεδρική αν και το μόριο έχει τετράγωνη πυραμιδική γεωμετρία;
Το μόριο ClF5 έχει 42 ηλεκτρόνια σθένους.
Από 42 ηλεκτρόνια -
- 10 ηλεκτρόνια υπάρχουν ως συνδεδεμένα ζεύγη μεταξύ ατόμων φθορίου και χλωρίου
- 30 ηλεκτρόνια υπάρχουν ως μόνα ζεύγη στα πέντε άτομα φθορίου.
- Δύο ηλεκτρόνια υπάρχουν στο κεντρικό άτομο Χλώριο ως μόνα ζεύγη.
Καθώς η γεωμετρία ηλεκτρονίων βρίσκεται λαμβάνοντας υπόψη τόσο τα συνδεδεμένα ζεύγη όσο και τα μεμονωμένα ζεύγη σε ένα μόριο, έτσι η γεωμετρία ηλεκτρονίων του μορίου Clf5 είναι τετράγωνη πυραμιδική.
Γιατί οι γωνίες σύνδεσης στο ClF5 είναι ελαφρώς μικρότερες από 90 μοίρες και όχι ακριβώς 90 μοίρες;
Λόγω της παρουσίας μοναχικού ζεύγους στο κεντρικό άτομο χλωρίου που προκαλεί απώθηση με τα ζεύγη δεσμών, η γωνία δεσμού του αξονικού και του ισημερινού F παίρνει παραμορφώνεται που έχει ως αποτέλεσμα γωνίες σύνδεσης μικρότερες από 90 μοίρες.
Έτσι οι γωνίες δεσμού στο ClF5 είναι ελαφρώς μικρότερες από 90 μοίρες.
Πώς να μάθετε τη μοριακή/ηλεκτρονική γεωμετρία του μορίου ClF5;
Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο VSEPR –
Η μακρά μορφή του VSEPR είναι η θεωρία της απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους
Χρησιμοποιώντας τη θεωρία VSEPR, μπορούμε να γνωρίζουμε την τρισδιάστατη μοριακή γεωμετρία οποιουδήποτε μορίου που δεν μπορούμε να κάνουμε χρησιμοποιώντας το Δομή Lewis που μπορεί να προβλέψει μόνο τη δισδιάστατη γεωμετρία.
Η γεωμετρία του ClF5 μπορεί να βρεθεί με τους ακόλουθους τρόπους:
1)Ο αριθμός των μεμονωμένων ζευγών που υπάρχουν στο χλώριο (Cl) στη δομή Lewis του είναι –
Μοναχικό ζεύγος = 0.5*(ηλεκτρόνια σθένους στο Cl – Αριθμός ατόμων που συνδέονται με το Cl)
= 0.5*(7-5)
= 1
2) Υβριδισμός ατόμου χλωρίου -
Ο υβριδισμός του χλωρίου σε ClF5 είναι -
Αριθμός υβριδισμού = Αριθμός ατόμων που συνδέονται με Cl + NO. μοναχικών ζευγών στο Cl
= 5 + 1
= 6
Ως αριθμός υβριδισμού 6, έτσι και ο υβριδισμός του μορίου ClF5 είναι sp3d2
3) Χρησιμοποιώντας το συμβολισμό VSEPR για να λάβετε τη μοριακή γεωμετρία -
Τώρα ο συμβολισμός VSEPR είναι AXnEx
Σημείωση AXnEx
Που,
Το Α είναι το κεντρικό άτομο
(Στο ClF5, το χλώριο είναι το κεντρικό άτομο)
X είναι τα άτομα που συνδέονται με το κεντρικό άτομο,
(Στο ClF5, F είναι τα άτομα που συνδέονται με το κεντρικό άτομο)
n είναι ο αριθμός των ατόμων
(Σε ClF5, n=5)
Το E είναι μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο κεντρικό άτομο
x είναι ο αριθμός των μοναχικών ζευγών
(Σε ClF5, x=1)
Έτσι, για το μόριο ClF5 ο τύπος AXnEx είναι AX5E1
Σύμφωνα με το διάγραμμα VSEPR, το μόριο με τον τύπο AX5E1 έχει μοριακό σχήμα ως τετράγωνο πυραμιδικό.
| Σύνολο Τομέων | Γενική Φόρμουλα | Συνδεμένα άτομα | Μοναχικά Ζεύγη | Μοριακό σχήμα | Γεωμετρία ηλεκτρονίων |
| 1 | AX | 1 | 0 | Γραμμικός | Γραμμικός |
| 2 | AX2 | 2 | 0 | Γραμμικός | Γραμμικός |
| ΤΣΕΚΟΥΡΙ | 1 | 1 | Γραμμικός | Γραμμικός | |
| 3 | AX3 | 3 | 0 | Τριγωνικό επίπεδο | Τριγωνικό επίπεδο |
| AX2E | 2 | 1 | Κλίση | Τριγωνικό επίπεδο | |
| AXE2 | 1 | 2 | Γραμμικός | Τριγωνικό επίπεδο | |
| 4 | AX4 | 4 | 0 | Τετράεδρος | Τετράεδρος |
| AX3E | 3 | 1 | Τριγωνική Πυραμίδα | Τετράεδρος | |
| AX2E2 | 2 | 2 | Κλίση | Τετράεδρος | |
| AXE3 | 1 | 3 | Γραμμικός | Τετράεδρος | |
| 5 | AX5 | 5 | 0 | Τριγωνικό διπυραμίδιο | Τριγωνικό διπυραμίδιο |
| AX4E | 4 | 1 | Δείτε το Saw | Τριγωνικό διπυραμίδιο | |
| AX3E2 | 3 | 2 | Σχήμα | Τριγωνικό διπυραμίδιο | |
| AX2E3 | 2 | 3 | Γραμμικός | Τριγωνικό διπυραμίδιο | |
| 6 | AX6 | 6 | 0 | Οκτάεδρος | Οκτάεδρος |
| AX5E | 5 | 1 | Τετράγωνη πυραμίδα | Οκτάεδρος | |
| AX4E2 | 4 | 2 | Τετράγωνο επίπεδο | οκτάεδρος |
Καθώς το ClF5 έχει σημειογραφία AX5E1, έτσι η μοριακή γεωμετρία του ClF5 είναι τετραγωνική πυραμιδική
Τετράγωνη πυραμιδική γεωμετρία του ClF5
Γιατί το ClF5 είναι πολικό μόριο;
Ένα μόριο ονομάζεται πολικό όταν -
- Η διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας μεταξύ των συνδεδεμένων ατόμων είναι μεγαλύτερη από O.4
- Περιέχει έναν πολικό δεσμό με θετικό και αρνητικό άκρο.
- Έχει ασύμμετρη γεωμετρία για να μην ακυρώνονται τα δίπολα.
Αλλά μερικές φορές το μόριο με πολικό δεσμό μπορεί να αποδειχθεί μη πολικό λόγω της συμμετρικής κατανομής των φορτίων, οπότε η προκύπτουσα διπολική ροπή είναι 0.
Το πενταφθοριούχο χλώριο (ClF5) είναι ένα πολικό μόριο για τους ακόλουθους λόγους:
- Η διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας μεταξύ χλωρίου (ηλεκτραρνητικότητα 3.16) και φθορίου (ηλεκτραρνητικότητα 3.98) είναι 0.82
- Το ClF5 είναι ένα ασύμμετρο μόριο καθώς το κεντρικό άτομο του χλωρίου έχει ένα μόνο ζεύγος παρόν σε αυτό.
Υβριδισμός σε ClF5
Υβριδισμός είναι η σύντηξη ατομικών τροχιακών του ατόμου σε ένα μόριο για να σχηματιστούν τροχιακά ίσης ενέργειας και προσανατολισμού
Στο ClF5, το κεντρικό άτομο χλωρίου σχηματίζει πέντε απλούς δεσμούς με 5 άτομα φθορίου και ένα μεμονωμένο ζεύγος υπάρχει σε αυτό.
Για να σχηματιστούν δεσμοί με άτομα φθορίου, τα τροχιακά του ατόμου χλωρίου υφίστανται υβριδισμό.
Η ηλεκτρονική διαμόρφωση βασικής κατάστασης του χλωρίου και του φθορίου είναι -
Χλώριο (βασική κατάσταση): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Φθόριο (θεμελιώδης κατάσταση): 1S2 2S2 2P5
Ηλεκτρονική διαμόρφωση του χλωρίου μετά την απόκτηση ηλεκτρονίων σχηματίζοντας δεσμούς με φθόριο
Χλώριο 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Στερικός αριθμός = Αριθμός δεσμών σίγμα που περιβάλλουν το κεντρικό άτομο + Αριθμός μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων στο κεντρικό άτομο
Στερικός αριθμός = 5 + 1 = 6
Έτσι, ο υβριδισμός για το χλώριο στο μόριο ClF5 είναι Sp3d2
Μήπως Το ClF5 παρουσιάζει συντονισμό;
Ένα μόριο μπορεί να παρουσιάσει συντονισμό όταν -
- Υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ δύο δεσμών pi στο μόριο
or
- Υπάρχει μια αλληλεπίδραση μεταξύ ενός δεσμού pi και μιας μονής ηλεκτρονίων που υπάρχουν σε ένα γειτονικό άτομο σε ένα μόριο.
Το ClF5 δεν εμφανίζει συντονισμό καθώς δεν υπάρχουν δεσμοί pi στο μόριο ClF5.
Γιατί το πενταφθοριούχο χλώριο είναι ομοιοπολική ένωση παρόλο που περιέχει ηλεκτραρνητικά άτομα;
Καθώς η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ των αλογόνων, του χλωρίου και του φθορίου είναι χαμηλή, επομένως το ClF5 είναι μια ομοιοπολική ένωση.
Είναι το ClF5 ουδέτερο στη φύση του;
Ναι, το ClF5 είναι ουδέτερο στη φύση του που περιέχει δύο διαφορετικά άτομα αλογόνου -Ένα Χλώριο και πέντε άτομα Φθόριο.
Συμπέρασμα:
Το πενταφθοριούχο χλώριο είναι μια διαλογονική ένωση. Δεν ακολουθεί τον κανόνα της οκτάδας. Έχει τετράγωνη πυραμιδική γεωμετρία. Το ClF5 είναι ένα πολικό μόριο με διπολική ροπή 0.82D. Δεν εμφανίζει αντήχηση. Είναι ουδέτερης φύσης.
