PCl5 Δομή Lewis: Σχέδια, Υβριδισμός, Σχήμα, Φορτώσεις, Ζεύγος και Λεπτομερή Γεγονότα

Εδώ, θα διερευνήσουμε πώς να σχεδιάσουμε τη δομή pcl5 lewis, τον υβριδισμό, τα επίσημα φορτία, τη χημική φύση, τις παραμέτρους πολικότητας και άλλες σχετικές ιδιότητες του PCL5, μαζί με τις χρήσεις του.

Ο φώσφορος ανήκει στη 15η ομάδα του περιοδικού πίνακα, δηλαδή στην οικογένεια του αζώτου που έχει τα εξώτατα ηλεκτρόνια στο υποκέλυφος 3p. Σε PCl5, Ο φώσφορος συνδέεται με 5 άτομα χλωρίου μέσω πέντε απλούς δεσμούς και βρίσκονται σε κιτρινοπράσινη κρυσταλλική στερεή μορφή με μοριακό βάρος 208.2 g/mol και εκπέμπουν πολύ δυσάρεστη οσμή. Επίσης, δομή Pcl5 lewis παρουσίασε εκτεταμένο κανόνα οκτάδας.

Βήματα για το σχέδιο PCl5 δομή lewis

Ας σχεδιάσουμε τις τελείες lewis για το PCl5 ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα ένα προς ένα:

Βρείτε πόσος αριθμός ηλεκτρονίων σθένους είναι διαθέσιμα για σύνδεση σε PCL5

P (Z = 15) = [Ne] 3s²3p³  δηλαδή. Υπάρχουν 5 ηλεκτρόνια σθένους για τον Φώσφορο

Cl (Z = 17) = [Ne] 3s3pXNUMX δηλαδή. 7 ηλεκτρόνια για κάθε άτομο χλωρίου

Συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων = 5 + 7*5 (ως ολικό Cl =5 ) = 40

  • Καθώς το λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο θα καταλάβει την κεντρική θέση, επομένως το P τοποθετείται στο κέντρο και τα άτομα Cl τοποθετούνται στις εξωτερικές πλευρές.
  • Γενικά, κάθε άτομο πρώτα είναι ένας δότης σίγμα, δηλαδή θα εκχωρήσουμε κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων πρώτα για απλούς δεσμούς και τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια που λαμβάνονται ως μοναχικό ζεύγος. 
  • Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η διάταξη των ζευγών ηλεκτρονίων στο δομή lewis είναι τέτοια που υποδεικνύει σταθερή διαμόρφωση. Τώρα, ακολουθώντας την παραπάνω διαδικασία, έχουμε μια εικόνα κουκκίδων lewis του PCL5.
PCL5 δομή Lewis
PCl5 δομή lewis  (Σχήμα 1)

PCl5 κανόνας οκτάδας δομής lewis

Σύμφωνα με τον κανόνα της οκτάδας, μετά το σχηματισμό δεσμού μεταξύ των αντίστοιχων ατόμων (όπως εδώ έχουμε Cl και P), όλα τα άτομα στον τύπο lewis θα πρέπει να έχουν συνολικά 8 ηλεκτρόνια. Ωστόσο, στο PCL5, μόριο, υπάρχουν 10 ηλεκτρόνια διαθέσιμα για το P και 8 ηλεκτρόνια για το άτομο Cl.

Συνέβη λόγω της παρουσίας d τροχιακών, λόγω των οποίων μπορούν να έχουν μια διευρυμένη οκτάδα. Τέτοια μόρια ονομάζονται υπερσθενείς ενώσεις. 

Εκτός από το PCL5, άλλα μόρια όπως το IF7 και SF6 εμπίπτουν επίσης σε αυτήν την κατηγορία? αυτά τα μόρια ακολουθούν τον κανόνα της οκτάδας. Με άλλα λόγια, να έχετε μια διευρυμένη οκτάδα.

PCl5 συντονισμός δομής lewis

Το PCL5 είναι ιοντικής φύσης και ικανό να εμφανίζει συντονισμό υβριδική δομή όπως δίνεται παρακάτω και πάλι αυτή η δομή ικανοποιούσε τον κανόνα της διευρυμένης οκτάδας καθώς το P περιέχει 10 ηλεκτρόνια όπως εξηγείται στον κανόνα της οκτάδας.

εικ. 2
Υβριδικό PCl5 δομές συντονισμού (Εικόνα 2)

Υπολογισμός τυπικού charges για PCL5 δομή lewis

Τυπικά φορτία = [ηλεκτρόνια σθένους – μη συνδεδεμένα ηλεκτρόνια – ½ συνδεδεμένα ηλεκτρόνια]

Υπολογισμός τυπικού φορτίου για άτομο Φωσφόρου

Ηλεκτρόνια σθένους = 5 (όπως ανήκουν στη δεύτερη ομάδα)

Αριθμός μη δεσμευμένων ηλεκτρονίων = 0

Συνδεμένα ηλεκτρόνια = 10

FC = 5 – 0 – 10/2 = 0

Υπολογισμός τυπικού φορτίου για άτομο χλωρίου

Συνολικός αριθμός σθένους = 7

Αριθμός μη δεσμευμένων ηλεκτρονίων = 6

Συνδεμένα ηλεκτρόνια = 2

FC = 7 -6 – 2/2 = 0

Επομένως συνολική επίσημη χρέωση = 0

Υβριδισμός PCl5

Υβριδισμός σημαίνει την επικάλυψη των ατομικών τροχιακών των επιδιωκόμενων ατόμων έτσι ώστε να αναδιανέμουν τις ενέργειές τους με αποτέλεσμα το σχηματισμό νέων τροχιακών που ονομάζονται υβριδισμένα τροχιακά. Το όλο φαινόμενο ονομάζεται υβριδισμός. Ο αναφερόμενος υβριδισμός για PCl5 is Sp3d, στο οποίο εμπλέκονται ένα τροχιακό, τρία τροχιακά p και ένα d τροχιακά. Ας δούμε πώς γίνεται.

 Τα βήματα περιλαμβάνουν τον υβριδισμό του PCL5:

βήματα υβριδισμού
Εικόνα 3. Στάδια υβριδισμού που δείχνουν σχηματισμό PCL5

PCL5 δομή μοναχικών ζευγαριών

Όπως εξηγήθηκε παραπάνω ο υβριδισμός, εδώ τίθεται ένα ερώτημα αν το PCL5 έχει κανένα μοναχικό ζευγάρι; Συνήθως, μοναχικό ζευγάρι σημαίνει εκείνους που δεν συμμετέχουν στο δέσιμο. Ωστόσο, είναι σαφές από τα βήματα υβριδισμού ότι κάθε ηλεκτρόνιο εμπλέκεται στην επικάλυψη. Επομένως, ο συνολικός αριθμός μεμονωμένων ζευγών είναι μηδέν για τον πενταχλωριούχο φώσφορο.

PCL5 γωνία, σχήμα και τύπος δεσμού δομής lewis

PCL5 θετός τριγωνικό διπυραμιδικό γεωμετρία στην οποία όλες οι γωνίες δεσμού δεν είναι ισοδύναμες δηλαδή.  Όλα τα άτομα χλωρίου που συνδέονται με το κεντρικό άτομο δεν βρίσκονται στο ίδιο περιβάλλον. Από τα 5, 3 άτομα cl βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο ενώ παραμένουν δύο σε διαφορετικό, όλα μαζί σχηματίζουν μια τριγωνική διπυραμιδική διάταξη όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

εικ. 4
Τριγωνικό διπυραμιδικό σχήμα (Wikipedia)

Τύποι ομολόγων υπάρχουν στο PCL5

Όπως συζητήθηκε παραπάνω, όλα τα άτομα cl δεν είναι ίδια και διαθέτουν διαφορετικούς αγγέλους δεσμού καθώς και διαφορετικούς τύπους δεσμών.

Από 5 ομοιοπολικούς δεσμούς, τρεις δεσμοί βρίσκονται στο τριγωνικό επίπεδο και γνωστοί ως ισημερινούς δεσμούς ενώ τα υπόλοιπα δύο, το ένα βρίσκεται πάνω από το επίπεδο (που αντιπροσωπεύεται από δεσμό παύλα στο σχήμα 1) και το άλλο κάτω από το επίπεδο (που αντιπροσωπεύεται από δεσμό παύλας) και ονομάζεται ως αξονικούς δεσμούς.

Γενικά, η γωνία δεσμού ορίζεται ως γωνία μεταξύ δύο τροχιακών που περιέχουν ηλεκτρόνια δεσμού γύρω από το κεντρικό άτομο στο δεδομένο μόριο. Υπάρχουν δύο γωνίες δεσμού καθώς υπάρχουν δύο τύποι δεσμών στη δομή. Όπως μπορεί να παρατηρηθεί από τη δεδομένη εικόνα, οι άγγελοι ανάμεσα σε δύο ισημερινά άτομα χλωρίου είναι 120o ενώ η γωνία μεταξύ ενός ισημερινού και ενός αξονικού ατόμου χλωρίου είναι 900

Fig5
Εδώ a = αξονικός δεσμός, b= ισημερινός δεσμός (Εικόνα 5)

PCL5 πολική ή μη πολική;

Η πολική φύση του PCL5 είναι αρκετά εκπληκτικό καθώς λόγω της παρουσίας δύο τύπων δεσμών, αναμένεται ότι πρέπει να είναι πολικού χαρακτήρα. Ωστόσο, η γεωμετρία, δηλαδή, τριγωνικό διπυραμιδικό, είναι υπεύθυνο για τη διάταξη με τέτοιο τρόπο ώστε οι απέναντι δεσμοί να μειώνουν τις διπολικές ροπές μεταξύ τους, που έχει ως αποτέλεσμα μη πολικό χαρακτήρα.

PCL5 χρησιμοποιεί

  • Λειτουργεί ως παράγοντας χλωρίωσης καθώς έχει συγκριτικά δύο χαλαρά άτομα χλωρίου σε αξονικές θέσεις, τα οποία μπορούν εύκολα να αφαιρεθούν. Μπορεί να λειτουργήσει ως κατάλληλος παράγοντας για χλωρίωση.
  •  
  • Χρησιμοποιούνται ως παράγοντας αφυδάτωσης (αφαίρεση νερού) σε πολλές χημικές αντιδράσεις στη χημεία.
  •  
  • Δύο δημοφιλή φάρμακα, η πενικιλλίνη και η κεφαλοσπορίνη, παρασκευάζονται με τη χρήση PCL5. Δρα ως καταλύτης σε πολλές αντιδράσεις, όπως ο σχηματισμός ακετυλοκυτταρίνης και τυπικές αντιδράσεις κυκλοποίησης.
  •  
  • Χρησιμοποιήστε για να σχηματίσετε χλωρίδια οξέος.
  •  
  • Πολλές οργανικές ενώσεις φωσφόρου παρασκευάζονται από αυτό.

Συχνές ερωτήσεις

ποια είναι η φύση του PCL5 ?

Ναι, είναι λόγω της αντιδραστικής φύσης του καθώς όταν έρχεται σε επαφή με το νερό αντιδρά έντονα και επίσης βλάπτει το ανθρώπινο δέρμα. Επιπλέον, εισπνοή PCL5  για μεγαλύτερη διάρκεια μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό στη ρινική κοιλότητα και το λαιμό.

Γιατί οι αξονικοί δεσμοί είναι μεγαλύτεροι από τους ισημερινούς στο PCL5?

Οι αξονικοί δεσμοί είναι μεγαλύτεροι από τους ισημερινούς δεσμούς. Μπορεί να εξηγηθεί με όρους απωστικών δυνάμεων μεταξύ ζευγών ηλεκτρονίων λόγω διαφορετικών γωνιών δεσμού. Όπως φαίνεται στο σχήμα 4, τα άτομα χλωρίου σε αξονικές θέσεις απωθούνται από τρία ισημερινά άτομα χλωρίου υπό γωνία 90o και ένα στα 1800, Αντίστοιχα.

Γενικά, οι απωθήσεις μεταξύ των ζευγών ηλεκτρονίων είναι αντιστρόφως ανάλογες με τις γωνίες του δεσμού. Επομένως, απωθήσεις μεταξύ του ζεύγους ηλεκτρονίων στο 1800 μπορεί να παραμεληθεί σε σύγκριση με εκείνα στα 90o. Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη μόνο τις απωθήσεις μεταξύ των ζευγών ηλεκτρονίων στο 90o, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τρία ζεύγη ηλεκτρονίων απωθούν κάθε αξονικό δεσμό.

Αυτό υποδεικνύει ότι το ζεύγος αξονικών δεσμών συναντά μεγαλύτερες απωθήσεις από άλλους δεσμούς, και επομένως, ο αξονικός δεσμός είναι ελαφρώς μακρύτερος από έναν ισημερινό δεσμό.

Όπως το PCl5, ΠΙ5 μπορεί να υπάρξει;

Ο υβριδισμός του PCL5 λαμβάνει χώρα λόγω του μικρού μεγέθους και της ηλεκτραρνητικής φύσης του ατόμου Cl, ενώ το ιώδιο είναι σχετικά πολύ μεγαλύτερο σε μέγεθος και επίσης πιο ηλεκτροθετικό. Ως εκ τούτου, ο υβριδισμός είναι περιορισμένος σε αυτή την περίπτωση και ο σχηματισμός ΡΙ5 δεν είναι δυνατόν.

Είναι PCl5 οξειδωτικό ή αναγωγικό μέσο;

Έχει κατάσταση οξείδωσης +5 και δεν μπορεί να δείξει πέρα ​​από αυτό. Επομένως, το PCl5 δεν μπορεί να λειτουργήσει ως α αναγωγικό μέσο καθώς ο ίδιος ο αναγωγικός παράγοντας υφίσταται οξείδωση αλλά προκαλεί τη μείωση άλλων μορίων. Ως εκ τούτου, υπάρχει η μόνη επιλογή αναγωγικού παράγοντα που απομένει για το PCL5 καθώς το άτομο P έχει την τάση να μειώνει τον αριθμό οξείδωσής του από + 5 σε +3. 

Πώς είναι το PCl5 αποθηκεύονται στο χημικό εργαστήριο;

Οι φιάλες με καλά πώμα χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της PCL5 επειδή είναι αρκετά αντιδραστικό και μπορεί να αντιδράσει με μόρια νερού που υπάρχουν στο περιβάλλον περιβάλλον για να δώσει υδροχλωρικό οξύ καθώς και ορθοφωσφορικό οξύ.

Γιατί στερεό PCL5  υπάρχουν ως [PtCl4]+ [PtCl6]- ?

PCL5 έχει τριγωνική διπυραμιδική γεωμετρία η οποία δεν είναι σταθερή λόγω ανομοιόμορφων μηκών δεσμών αξονικών και ισημερινών δεσμών. Επομένως, αυτή η γεωμετρία δεν είναι κανονική και PCl5 τείνουν να κινούνται προς πιο σταθερή χωρική διάταξη των ατόμων ( ie πιο σταθερή γεωμετρία). Ως αποτέλεσμα σε στερεά φάση, PCl5 διασπάται για να επιτύχει πιο σταθερές τετραεδρικές και οκταεδρικές γεωμετρίες.

PCl5  είναι βάση ή οξύ;

Σύμφωνα με τον ορισμό του lewis της βάσης και του οξέος. ένα οξύ μπορεί να δεχτεί ζεύγος ηλεκτρονίων από άλλα είδη ενώ η βάση είναι μια ουσία που μπορεί να υποδηλώνει ζεύγος ηλεκτρονίων. Αφού στο PCl5, λόγω της παρουσίας κενών d τροχιακών μπορεί να δεχτεί εύκολα ηλεκτρόνια και ως εκ τούτου να ενεργήσει ως οξύ λούις.

Ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος να σχηματίσουν PCl5 ?

 PCl5 σχηματίζεται είτε με χρήση κατά παρτίδες είτε με συνεχή επεξεργασία στην οποία, PCl3  λαμβάνεται ως πρόδρομος και αρχικά διαλύεται σε τετραχλωράνθρακα και αυτό το μείγμα στη συνέχεια χύνεται σε δοχείο με μανδύα που περιέχει αναδευτήρα και σταθερό ψυκτήρα με αναρροή.

Ολόκληρη η συσκευή είναι καλά καλυμμένη και το Cl2 εισάγεται με χιτώνιο δοχείο. Η όλη διαδικασία πραγματοποιείται σε αδρανές περιβάλλον λόγω της αντιδραστικής φύσης του PCl5. Μετά την αντίδραση το αριστερό CS2 απορρίπτεται.

Είναι PCl5  διαλυτό σε Η2Ο ?

Δεδομένου ότι, PCl5 είναι μη πολικής φύσης, δεν μπορεί να αναμιχθεί σε πολικό διαλύτη όπως το νερό. Ωστόσο, μπορεί εύκολα να διαλυθεί σε μη πολικό διαλύτη.

Ποιο είναι πιο αντιδραστικό PCL5 ή PCl3 ?

Στον κόσμο της χημείας, η αντιδραστικότητα οποιασδήποτε ουσίας είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη σταθερότητα της ουσίας (αντιδραστικότητα = 1/σταθερότητα). Σύμφωνα με αυτόν τον κανόνα, το PCl3 έχει σχετικά πιο σταθερή γεωμετρία από το PCl5. Ως εκ τούτου, λιγότερο αντιδραστικό στη φύση.

Ενδιαφέροντα γεγονότα !

Ο φώσφορος είναι το πιο άφθονο στοιχείο της 15ης ομάδας παρόλο που τοποθετεί δέκα θέσεις σε αφθονία μεταξύ όλων των στοιχείων στη γη.

Ο φώσφορος είναι σημαντικός λόγω της εμφάνισής του σε φωσφορικά πετρώματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή φωσφορικών λιπασμάτων και μπορούν επίσης να σχηματίσουν άλλα χρήσιμα κράματα.

Το χλώριο είναι το 3ο άφθονο στοιχείο στον ωκεανό και βρίσκεται στην 21η θέση στη λίστα με τα πιο άφθονα στοιχεία 

Διαβάστε επίσης: