Σε αυτό το άρθρο, συζητάμε το τριχλωρίδιο της ομάδας 13th στοιχείο. Ας συζητήσουμε τη δομή του GaCl3 lewis και διάφορα σημαντικά γεγονότα.
Το GaCl3 ή το τριχλωριούχο γάλλιο είναι ένα παράδειγμα τριαλογονιδίου της ομάδας 13th στοιχείο. Το Ga είναι πολύ σταθερό στην κατάσταση οξείδωσης +3 γιατί σε αυτή την κατάσταση η ηλεκτρονική του διαμόρφωση θα είναι d10. Το Ga είναι το μέταλλο της κύριας ομάδας, επομένως έχει μια συγγένεια να συνδέεται με ηλεκτραρνητικά άτομα όπως το Cl. Λόγω ανεπάρκειας ηλεκτρονίων, το GaCl3 υπάρχει ως διμερής μορφή σε στερεή κατάσταση, Ga2Cl6 όπως ο Αλ2Cl6. Στη μορφή διμερούς, θα σχηματίσει έναν δεσμό 3c-4e.
Το GaCl3 έχει υψηλό σημείο βρασμού και πολύ χαμηλό σημείο τήξης. Το GaCl3 είναι sp2 υβριδοποιημένο. Το Ga έχει γεμίσει d ηλεκτρόνια, έτσι τα τροχιακά 4s και 4p συμμετέχουν στον υβριδισμό ή σε οποιοδήποτε είδος σχηματισμού δεσμού. Η χαμηλή κατάσταση οξείδωσης του Ga μπορεί να επιτρέψει τη συμμετοχή στο σχηματισμό συμπλόκου για το GaCl3.
1. Πώς να σχεδιάσετε τη δομή lewis GaCl3;
Για το στοιχείο ap block ή οποιοδήποτε είδος στοιχείου που μπορεί να σχηματίσει ένα μόριο, είναι απαραίτητο να σχεδιάσετε τους δομή lewis για να παρατηρήσουμε τη δομή του δεσμού, τη σύνδεση, τη μέθοδο κ.λπ. Ας εξετάσουμε τη σχεδίαση της δομής lewis GaCl3.
Βήμα 1- Το πρώτο βήμα είναι η μέτρηση των ηλεκτρονίων σθένους κάθε ατόμου στο μόριο και τα αθροισμένα μαζί. Έτσι πρώτα υπολογίζουμε τα ηλεκτρόνια σθένους στο GaCl3 δομή lewis. Το Ga είναι η ομάδα p μπλοκ 13th στοιχείο. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση του Ga είναι [Ar]3d104s24p1. Έτσι, έχει ένα κενό d τροχιακό και τρία ηλεκτρόνια σθένους στα τροχιακά 4 s και 4 p. Και πάλι, το Cl είναι επίσης α στοιχείο μπλοκ p, αλλά ανήκει στην ομάδα της οικογένειας αλογόνου 17th στοιχείο. Η διαμόρφωση του Cl είναι [Ne]3s23p5. Έτσι, έχει επτά ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους. Άρα τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους στη δομή lewis GaCl3 είναι 3+(7*3)=24 ηλεκτρόνια.
Βήμα 2 - στο 2nd βήμα, πρέπει να αποφασίσουμε για το κεντρικό άτομο οποιουδήποτε μορίου. Στη δομή GaCl3 lewis, Το Ga είναι μέταλλο ap block οπότε δείχνει θετικό φορτίο, άρα η ηλεκτραρνητικότητα του είναι πολύ χαμηλή και για αυτό το λόγο, Το Ga θα επιλεγεί ως το κεντρικό άτομο στη δομή GaCl3 lewis. Τρία άτομα Cl υπάρχουν στις τρεις πλευρές των κεντρικών ατόμων Ga.
Βήμα 3 - Σε αυτό το βήμα, πρέπει να υπολογίσουμε πόσοι αριθμοί δεσμών απαιτούνται σύμφωνα με τον κανόνα Octet. Σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας, κάθε στοιχείο μπλοκ p προσπαθεί να συμπληρώσει το κέλυφος σθένους του κατά οκτώ ηλεκτρόνια. Έτσι, για τη δομή GaCl3 lewis τα ηλεκτρόνια που χρειάζονται σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας θα είναι 8*4 =32 ηλεκτρόνια. Στη στερεά κατάσταση, το GaCl3 υπάρχει ως διμερές, έτσι στο διμερές, τα ηλεκτρόνια που χρειάζονται θα διπλασιαστούν από το μονομερές. Έτσι, τα ηλεκτρόνια που χρειάζονται θα είναι 32*2 = 64 ηλεκτρόνια.
Αλλά τα ηλεκτρόνια σθένους για το μονομερές GaCl3 θα είναι 24 και για το διμερές, θα είναι 24*2 =48 ηλεκτρόνια. Στο διμερές, θα υπάρχει ένας διπλός δεσμός μετάλλου-μετάλλου και θα χρειαστούν τέσσερα ηλεκτρόνια. Έτσι, στο διμερές GaCl3 οι απαιτούμενοι δεσμοί εκτός από τους δεσμούς μετάλλου-μετάλλου θα είναι, 1/2(64-4-48) = 6 δεσμοί, και στο μονομερές GaCl3 οι απαιτούμενοι δεσμοί θα είναι 3 δεσμοί.
Βήμα-4 Στο τέταρτο βήμα προσθέσαμε όλα τα άτομα με τον απαιτούμενο αριθμό δεσμών. Στη δομή GaCl3 lewis, θα υπάρχουν τουλάχιστον τρία ομόλογα Έτσι, τρία άτομα Ga και Cl συνδέονται μέσω τριών απλών δεσμών.
Βήμα-5 Σε αυτό το βήμα προσπαθούμε να εκπληρώσουμε την οκτάδα κάθε ατόμου στη δομή GaCl3 lewis. Μετά την προσθήκη των τριών δεσμών η οκτάδα του Ga ολοκληρώνεται μέσω του σχηματισμού ενός διμερούς. Αλλά για το Cl, έξι ηλεκτρόνια υπάρχουν στο κέλυφος σθένους τους και για την ολοκλήρωση της οκτάδας υπάρχουν ως μόνα ζεύγη πάνω από τα άτομα Cl.
2. Σχήμα δομής GaCl3 lewis;
Το σχήμα του μορίου εξαρτάται από τον υβριδισμό, τον τρόπο σύνδεσης και την παρουσία των γύρω ατόμων. Υπάρχουν τρία περιβάλλοντα άτομα για το Ga στη δομή GaCl3 lewis, επομένως το αποδεκτό σχήμα είναι επίπεδο τριγωνικό.
Το Ga είναι στοιχείο μπλοκ ap και έχει μόνο τρία ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους και σχηματίζουν δεσμό με τρία άτομα Cl. Δεν υπάρχουν άλλα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους του Ga στο GaCl3 δομή lewis. Το GaCl3 είναι ένα AX3 τύπος μορίου χωρίς μεμονωμένα ζεύγη κεντρικών ατόμων, επομένως σύμφωνα με τη θεωρία VSEPR, θα πρέπει να υιοθετεί επίπεδη τριγωνική γεωμετρία. Και πάλι, από τον υβριδισμό, μπορούμε να πούμε ότι εάν το κεντρικό άτομο είναι sp2 υβριδοποιούνται έτσι το σχήμα του μορίου θα είναι επίπεδο τριγωνικό.
3. Γωνία δομής GaCl3 lewis;
Για ένα επίπεδο τριγωνικό μόριο, η γωνία δεσμού αναμένεται να είναι 1200. Εάν δεν υπάρχει παράγοντας απόκλισης, όπως μεμονωμένα ζεύγη - απώθηση ζεύγους δεσμών, το μεγάλο μέγεθος των γύρω ατόμων κ.λπ. Στο GaCl3 η γωνία δεσμού Cl-Ga-Cl είναι 1200.
Στη δομή GaCl3 lewis, το Cl-Ga-Cl είναι περίπου 1200. Έτσι, είναι προφανές από τη δομή του GaCl3 ότι είναι επίπεδο τριγωνικό και δεν υπάρχει απώθηση ζεύγους μοναχικού ζεύγους-δεσμού. Στην πραγματικότητα, στη δομή GaCl3 lewis, δεν υπάρχει παράγοντας απόκλισης, επομένως η γωνία δεσμού είναι ιδανικά 1200.
4. Ηλεκτρόνια σθένους GaCl3
Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους για το GaCl3 δομή lewis υπολογίζεται για τρία άτομα Ga και Cl ξεχωριστά. Το Ga και το Cl είναι και τα δύο στοιχεία μπλοκ p, επομένως μετράμε μόνο τα ηλεκτρόνια στα τροχιακά p, επειδή αυτά τα ηλεκτρόνια είναι τα ηλεκτρόνια σθένους για το GaCl3.
Στο GaC3 δομή lewis, το Ga και το Cl έχουν τρία και επτά ηλεκτρόνια στη στιβάδα σθένους αντίστοιχα. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση των Ga και Cl είναι[Ar] 3d104s24p1 και [Ne] 3δ23p5 αντίστοιχα. Άρα, τα συνολικά ηλεκτρόνια σθένους στο GaCl3 δομή lewis είναι, 3+(7*3)=24
5. Μοναχικά ζεύγη δομής GaCl3 lewis
Στη δομή GaCl3lewis, μόνο τα άτομα cl έχουν τα μόνα ζεύγη, όχι το κεντρικό Ga. Όλα τα ηλεκτρόνια σθένους του Ga εμπλέκονται στο σχηματισμό του δεσμού.
Από την ηλεκτρονική διαμόρφωση, είναι προφανές ότι υπάρχουν μόνο τρία ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους για το Ga και όλα τα ηλεκτρόνια εμπλέκονται στο σχηματισμό του δεσμού και δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους του Ga. Άρα, το Ga είναι έλλειψη μοναχικού ζεύγους .
Αλλά το Cl έχει επτά ηλεκτρόνια στα τροχιακά του σθένους, επομένως, έχει επτά ηλεκτρόνια σθένους και μόνο ένα ηλεκτρόνιο εμπλέκεται στο σχηματισμό του δεσμού και τα υπόλοιπα έξι ηλεκτρόνια υπάρχουν ως τρία ζεύγη μοναχικών ζευγών. Έτσι, υπάρχουν μόνο άτομα Cl που περιέχουν μεμονωμένα ζεύγη στη δομή GaCl3 lewis.
Έτσι, τα συνολικά μοναχικά ζεύγη στο gaCl3 δομή lewis είναι 3*3 = 9 ζεύγη μοναχικών ζευγών.
6. Επίσημη χρέωση δομής GaCl3 lewis
Η δομή GaCl3 lewis είναι μερικώς φορτισμένη ή ουδέτερη προβλέπεται από την επίσημη τιμή φόρτισής της. Υπολογίζοντας την ίδια ηλεκτραρνητικότητα για τα Ga και Cl θα πρέπει να υπολογίσουμε το τυπικό φορτίο του μορίου.
Είναι μια θεωρητική έννοια, επομένως η επίσημη χρέωση έχει έναν συγκεκριμένο τύπο και ο τύπος είναι,
FC = Nv - Νlp -1/2 Βbp
Η επίσημη χρέωση για το Ga είναι 3-0-(6/2) = 0
Η επίσημη χρέωση για το Cl είναι 7-6-(2/2) = 0
Έτσι, η δομή GaCl3 lewis είναι ουδέτερη από την επίσημη τιμή φορτίου της.
7. Κανόνας οκταδικής δομής GaCl3 lewis
Στο GaCl3 δομή lewis, μόνο το Cl έχει συμπληρώσει την οκτάδα του συμπληρώνοντας το φλοιό σθένους με οκτώ ηλεκτρόνια και το Ga δεν έχει ολοκληρώσει την οκτάδα του.
Το Cl έχει επτά ηλεκτρόνια στη στιβάδα του σθένους και μοιράζεται έναν δεσμό μέσω δύο ηλεκτρονίων με το Ga και ολοκλήρωσε την οκτάδα του για να δημιουργήσει έναν μόνο δεσμό. Αλλά στην περίπτωση του Ga, υπάρχουν τρία ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους και ο Ga κάνει τρεις δεσμούς με shre άλλα τρία ηλεκτρόνια, έτσι υπάρχουν έξι ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους του Ga και δεν είναι πλήρης οκτάδα του. Γι' αυτό το Ga μπορεί να δεχτεί περισσότερα ηλεκτρόνια για να εκπληρώσει την ανεπάρκεια ηλεκτρονίων του και να κάνει διμερές για να ολοκληρώσει την οκτάδα.
Όταν σχηματίζει ένα διμερές, τότε και τα δύο άτομα Ga σε μορφή διμερούς συμπληρώνουν την οκτάδα τους μέσω της γεφύρωσης των ατόμων cl. Αυτό το μοντέλο μπορεί να εξηγηθεί μέσω 3c-4e συγκόλληση.
8. Συντονισμός δομής GaCl3 lewis
Δεν υπάρχουν τέτοια νέφη ηλεκτρονίων πάνω από τα άτομα Ga για μετεγκατάσταση σε διαφορετικές μορφές σκελετού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η δομή GaCl3 lewis δεν εμφανίζει καμία δομή συντονισμού.
9. Υβριδισμός GaCl3
Από το σχήμα του μορίου και τη συμμετοχή του τροχιακού, μπορούμε να πούμε ότι το GaCl3 δομή lewis είναι υβριδοποιημένο sp2.
Μπορούμε να υπολογίσουμε τον υβριδισμό του GaCl3 χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
H = 0.5 (V+M-C+A)
Στη δομή GaCl3 lewis, το κεντρικό άτομο Ga είναι, ½(3+3+0+0) =3 (sp2 υβριδοποιημένο).
Εάν το κεντρικό άτομο ενός μορίου εμπλέκεται σε τρία τροχιακά στον υβριδισμό, τότε θα είναι sp2 υβριδοποιημένο.
Ας κατανοήσουμε τον υβριδισμό της δομής lewis GaCl3,
Από το πλαίσιο διάγραμμα της δομής GaCl3 lewis, είναι προφανές ότι το κεντρικό Ga είναι sp2 υβριδοποιείται όπου εμπλέκονται μόνο τροχιακά 4s και 4p και υπάρχουν κενά τροχιακά p στο Ga, επομένως το μονομερές GaCl3 δεν συμπληρώνει την οκτάδα του.
10. Διαλυτότητα GaCl3
Το GaCl3 είναι διαλυτό στους ακόλουθους διαλύτες:
- Νερό
- Βενζόλιο
- CCl4
- CS2
11. Είναι το GaCl3 διαλυτό στο νερό;
Όπως συζητήθηκε, το προηγούμενο GaCl3 είναι πολύ διαλυτό στο νερό, καθώς είναι κενό p τροχιακό, έτσι εκεί μπορούν να επιτεθούν τα μόνα ζεύγη ατόμου οξυγόνου και για αυτό το λόγο, μπορεί να παράγει ένα προϊόν προσθήκης και το αποτέλεσμα είναι διαλυτό στο νερό. Το GaCl3 είναι πολύ ευαίσθητο στην υγρασία.
12. Είναι το GaCl3 ισχυρός ηλεκτρολύτης;
Ναι, το GaCl3 είναι ένας πολύ ισχυρός ηλεκτρολύτης, σε μια υδατική διαλυμένη ουσία, το ιόν μπορεί εύκολα να ιονιστεί σε Ga3+ και 3Cl-, και τα δύο ιόντα είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού και και τα δύο είναι διαλυτά στο νερό, καθιστώντας το διάλυμα καλό αγωγό του ηλεκτρισμού.
13. Είναι το GaCl3 πολικό ή μη πολικό;
Το GaCl3 διαλύεται στο νερό, επομένως είναι σημάδι ότι το GaCl3 είναι πολικό μόριο. Η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ GA και Cl είναι τεράστια, γεγονός που καθιστά το μόριο πολικό. Και πάλι, λόγω του ασύμμετρου σχήματος, το σκουμπρί έχει κάποια προκύπτουσα διπολική ροπή.
14. Είναι το GaCl3 όξινο ή βασικό;
Το GaCl3 είναι όξινο, μάλλον είναι πολύ ισχυρό οξύ Lewis.
15. Είναι το GaCl3 οξύ ή βάση λούις;
Στη δομή GaCl3 lewis, υπάρχει ένα κενό p τροχιακό για το Ga, αυτό το p τροχιακό είναι ενεργειακά προσβάσιμο και μπορεί να πάρει ηλεκτρόνια ή μεμονωμένα ζεύγη από μια κατάλληλη βάση lewis και δρα ως ισχυρότερο οξύ lewis, αλλά στο διμερές από το κενό p Το τροχιακό γεμίζει κατά το σχηματισμό δεσμού, επομένως, το διμερές δεν είναι καλό οξύ λούις.
16. Είναι το GaCl3 παραμαγνητικό ή διαμαγνητικό;
Μετά το σχηματισμό του δεσμού όλα τα ηλεκτρόνια σθένους του GaCL3 και ακόμη και για το Ga(III_ όλα τα ηλεκτρόνια d ζευγαρώνονται. Άρα, το Gacl3 ή το Ga(III) είναι διαμαγνητικής φύσης.
17. Είναι το GaCl3 γραμμικό;
Όχι, το GaCl3 δεν είναι γραμμικό, το σχήμα της δομής GaCL3 lewis είναι τριγωνικό επίπεδο και είναι εμφανές από τη γωνία δεσμού και την τιμή υβριδοποίησής του επίσης.
18. Γωνία δεσμού GaCl3
Το GaCl3 Το σχήμα δομής lewis είναι τριγωνικό επίπεδο και ο υβριδισμός Η τιμή είναι sp2, επομένως η γωνία δεσμού είναι 1200.
19. Σημείο βρασμού GaCl3
Το σημείο βρασμού του GaCl3 είναι πολύ υψηλό γιατί στη στερεή κατάσταση δύο κέντρα Ga συνδέονται στενά και το στερεό υγροποιείται. Σε υγρή κατάσταση, δεδομένου ότι οι δεσμοί Ga-Ga είναι εξαιρετικά ισχυροί στην πολύ υψηλή θερμοκρασία που απαιτείται για τη διάσπαση αυτών των δεσμών, επομένως, έχει πολύ υψηλό σημείο βρασμού.
Συμπέρασμα
Στη δομή GaCl3 lewis, το Ga είναι sp2 υβριδοποιείται αλλά υπάρχει ανεπάρκεια ηλεκτρονίων στο κέντρο Ga και για να εκπληρωθεί, η ανεπάρκεια GaCl3 υπάρχει ως διμερής μορφή μέσω δεσμού 3c-4e.
