W tym artykule omawiamy trichlorek grupy 13th element. Omówmy strukturę Lewisa GaCl3 i różne ważne fakty.
GaCl3 lub trichlorek galu jest przykładem trihalogenku grupy 13th element. Ga jest bardzo stabilny w stanie utlenienia +3, ponieważ w tym stanie jego konfiguracja elektronowa będzie d10. Ga jest głównym metalem grupy, więc ma powinowactwo do wiązania się z elektroujemnymi atomami, takimi jak Cl. Z powodu niedoboru elektronów GaCl3 występuje w postaci dimeru w stanie stałym, Ga2Cl6 jak Al2Cl6. W formie dimeru utworzy wiązanie 3c-4e.
GaCl3 ma wysoką temperaturę wrzenia i bardzo niską temperaturę topnienia. GaCl3 jest sp2 zhybrydyzowany. Ga wypełnił elektrony d, więc orbitale 4s i 4p uczestniczą w hybrydyzacji lub wszelkiego rodzaju tworzeniu wiązań. Niski stopień utlenienia Ga może pozwolić na udział w tworzeniu kompleksu dla GaCl3.
1. Jak narysować strukturę Lewisa GaCl3?
W przypadku elementu blokowego ap lub dowolnego elementu, który może tworzyć cząsteczkę, konieczne jest narysowanie ich struktura Lewisa obserwować strukturę wiązania, wiązanie, metodę itp. Rozważmy narysowanie struktury Lewisa GaCl3.
Krok 1- Pierwszym krokiem jest policzenie elektronów walencyjnych każdego atomu w cząsteczce i zsumowanie ich. Więc najpierw obliczamy elektrony walencyjne w GaCl3 struktura Lewisa. Ga to p grupa blokowa 13th element. Elektroniczna konfiguracja Ga to [Ar]3d104s24p1. Ma więc wolny orbital d i trzy elektrony walencyjne na orbitalach 4 s i 4 p. Ponownie, Cl jest również a element blokowy p ale należy do grupy rodziny halogenów 17th element. Konfiguracja Cl to [Ne]3s23p5. Więc ma siedem elektronów w powłoce walencyjnej. Tak więc całkowite elektrony walencyjne w strukturze Lewisa GaCl3 to 3+(7*3)=24 elektrony.
Krok 2 - w 2nd krok, musimy zdecydować o centralnym atomie dowolnej cząsteczki. W strukturze Lewisa GaCl3, Ga jest metalem blokowym ap, więc wykazuje ładunek dodatni, więc jego elektroujemność jest bardzo niska i z tego powodu Ga zostanie wybrany jako centralny atom w strukturze Lewis GaCl3. Trzy atomy Cl są obecne po trzech stronach centralnych atomów Ga.
Krok 3 - W tym kroku musimy obliczyć, ile liczby wiązań jest wymaganych zgodnie z regułą Octet. Zgodnie z zasadą oktetu, każdy p-blokowy element próbuje uzupełnić swoją powłokę walencyjną o osiem elektronów. Tak więc dla struktury Lewis GaCl3 potrzebne są elektrony zgodnie z regułą oktetu, 8*4 =32 elektrony. W stanie stałym GaCl3 istnieje jako dimer, więc w dimerze potrzebne elektrony podwoją się z monomeru. Tak więc potrzebne elektrony wyniosą 32*2 = 64 elektrony.
Ale elektrony walencyjne dla monomeru GaCl3 wyniosą 24, a dla dimeru będą to 24*2 =48 elektronów. W dimerze będzie podwójne wiązanie metal-metal i potrzebne będą cztery elektrony. Tak więc w dimerze GaCl3 wymagane będą wiązania oprócz wiązań metal-metal, 1/2(64-4-48) = 6 wiązań, a w monomerze GaCl3 wymagane będą 3 wiązania.
Step-4 W czwartym kroku dodaliśmy wszystkie atomy o wymaganą liczbę wiązań. W strukturze Lewisa GaCl3, będą minimum trzy obligacje są tam tak, Ga i trzy atomy Cl są połączone trzema pojedynczymi wiązaniami.
Step-5 W tym kroku staramy się wypełnić oktet każdego atomu w strukturze Lewisa GaCl3. Po dodaniu trzech wiązań oktet Ga zostaje uzupełniony poprzez utworzenie dimeru. Ale dla Cl sześć elektronów istnieje w ich powłoce walencyjnej, a dla uzupełnienia oktetu istnieją jako samotne pary nad atomami Cl.
2. Kształt struktury Lewisa GaCl3?
Kształt cząsteczki zależy od hybrydyzacji, sposobu wiązania i obecności otaczających atomów. Istnieją trzy otaczające atomy Ga w strukturze Lewisa GaCl3, więc akceptowalnym kształtem jest planarny trygonalny.
Ga jest pierwiastkiem bloku ap i ma tylko trzy elektrony w powłoce walencyjnej i tworzą one wiązanie z trzema atomami Cl. Nie ma innych elektronów obecnych w powłoce walencyjnej Ga w GaCl3 struktura Lewisa. GaCl3 jest toporem3 typ cząsteczki bez samotnych par centralnych atomów, więc zgodnie z teorią VSEPR powinien przyjąć planarną geometrię trygonalną. Ponownie, z hybrydyzacji możemy powiedzieć, że jeśli centralny atom jest sp2 zhybrydyzowany, więc kształt cząsteczki będzie planarny, trygonalny.
3. Kąt struktury Lewisa GaCl3?
Dla planarnej cząsteczki trygonalnej oczekuje się, że kąt wiązania wynosi 1200. Jeśli nie występuje czynnik odchylenia, taki jak samotne pary - odpychanie pary wiązań, duży rozmiar otaczających atomów itp. W GaCl3 kąt wiązania Cl-Ga-Cl wynosi 1200.
W strukturze Lewisa GaCl3 Cl-Ga-Cl wynosi około 1200. Tak więc ze struktury GaCl3 jasno wynika, że jest on planarny, trygonalny i nie ma odpychania samotnych par. Właściwie w strukturze GaCl3 nie ma współczynnika odchylenia, więc kąt wiązania wynosi idealnie 1200.
4. Elektrony walencyjne GaCl3
Liczba elektronów walencyjnych dla GaCl3 struktura Lewisa jest obliczany indywidualnie dla Ga i trzech atomów Cl. Ga i Cl oba są pierwiastkami blokowymi p, więc liczymy tylko elektrony na orbitalach p, ponieważ te elektrony są elektronami walencyjnymi dla GaCl3.
W GaC3 struktura Lewisa, Ga i Cl mają odpowiednio trzy i siedem elektronów w swojej powłoce walencyjnej. Elektroniczna konfiguracja Ga i Cl to[Ar] 3d104s24p1 i [Ne] 3s23p5 odpowiednio. Tak więc całkowita walencja elektronów w GaCl3 struktura Lewisa są, 3+(7*3)=24
5. Pojedyncze pary struktury GaCl3 Lewis
W strukturze GaCl3lewis tylko atomy cl mają samotne pary, a nie centralne Ga. Wszystkie elektrony walencyjne Ga biorą udział w tworzeniu wiązania.
Z konfiguracji elektronowej widać, że w powłoce walencyjnej Ga są tylko trzy elektrony i wszystkie elektrony biorą udział w tworzeniu wiązania, a w powłoce walencyjnej Ga nie ma elektronów. .
Ale Cl ma siedem elektronów na orbitalach walencyjnych, więc ma siedem elektronów walencyjnych i tylko jeden elektron bierze udział w tworzeniu wiązania, a reszta z sześciu elektronów istnieje jako trzy pary samotnych par. Tak więc w strukturze Lewisa GaCl3 występują tylko atomy Cl zawierające samotne pary.
Tak więc całkowite samotne pary w gaCl3 struktura Lewisa są 3*3 = 9 par samotnych par.
6. Formalny ładunek struktury GaCl3 Lewisa
Struktura Lewisa GaCl3 jest częściowo naładowana lub jest obojętna na podstawie jej formalnej wartości ładunku. Uwzględniając tę samą elektroujemność dla Ga i Cl, powinniśmy obliczyć ładunek formalny cząsteczki.
Jest to koncepcja teoretyczna, więc opłata formalna ma określoną formułę, a formuła to:
FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp
Formalny ładunek nad Ga wynosi 3-0-(6/2) = 0
Ładunek formalny nad Cl wynosi 7-6-(2/2) = 0
Tak więc struktura Lewisa GaCl3 jest neutralna w stosunku do jej formalnej wartości ładunku.
7. Reguła oktetu struktury Lewisa GaCl3
W GaCl3 struktura Lewisa, tylko Cl zakończył swój oktet, uzupełniając powłokę walencyjną ośmioma elektronami, a Ga nie ukończył swojego oktetu.
Cl ma siedem elektronów w powłoce walencyjnej i dzieli jedno wiązanie przez dwa elektrony z Ga i uzupełnia swój oktet, tworząc pojedyncze wiązanie. Ale w przypadku Ga są trzy elektrony w powłoce walencyjnej, a Ga tworzy trzy wiązania z trzema dodatkowymi elektronami, więc w powłoce walencyjnej Ga jest sześć elektronów i nie jest to kompletny oktet. Właśnie dlatego Ga może przyjąć więcej elektronów, aby wypełnić swój niedobór elektronów i czyni dimer, aby uzupełnić oktet.
Kiedy tworzy dimer, oba atomy Ga w formie dimeru uzupełniają swój oktet poprzez mostkowanie atomów cl. Ten model można wyjaśnić za pomocą wiązanie 3c-4e.
8. Rezonans struktury Lewisa GaCl3
Nad atomami Ga nie ma takich chmur elektronowych, które mogłyby zostać zdelokalizowane w różnych formach szkieletu. Dlatego struktura Lewis GaCl3 nie wykazuje żadnej struktury rezonansowej.
9. Hybrydyzacja GaCl3
Z kształtu cząsteczki i zaangażowania orbitalu możemy powiedzieć, że GaCl3 struktura Lewisa jest zhybrydyzowany z sp2.
Hybrydyzację GaCl3 możemy obliczyć za pomocą następującego wzoru:
H = 0.5(V+M-C+A)
W strukturze Lewisa GaCl3 centralny atom Ga to ½(3+3+0+0) =3 (sp2 zhybrydyzowany).
Jeśli centralny atom cząsteczki jest zaangażowany w trzy orbitale w hybrydyzacji, będzie to sp2 zhybrydyzowany.
Zrozummy hybrydyzację struktury GaCl3 Lewis,
Z diagramu pudełkowego struktury Lewis GaCl3 widać, że centralny Ga jest sp2 zhybrydyzowany, w którym zaangażowane są tylko orbitale 4s i 4p, aw Ga są wolne orbitale p, więc monomer GaCl3 nie kończy swojego oktetu.
10. Rozpuszczalność GaCl3
GaCl3 jest rozpuszczalny w następujących rozpuszczalnikach,
- Woda
- Benzen
- CCl4
- CS2
11. Czy GaCl3 jest rozpuszczalny w wodzie?
Jak już wspomniano, poprzedni GaCl3 jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, ponieważ jest wolny na orbicie p, więc tam pojedyncze pary atomów tlenu mogą zostać zaatakowane iz tego powodu może tworzyć addukt, a wynik jest rozpuszczalny w wodzie. GaCl3 jest bardzo wrażliwy na wilgoć.
12. Czy GaCl3 jest silnym elektrolitem?
Tak, GaCl3 jest bardzo silnym elektrolitem, w wodnym roztworze jon można łatwo zjonizować do Ga3+ i 3Cl-, oba jony są dobrymi przewodnikami elektryczności i oba są rozpuszczalne w wodzie, dzięki czemu roztwór jest dobrym przewodnikiem elektryczności.
13. Czy GaCl3 jest polarny czy niepolarny?
GaCl3 jest rozpuszczony w wodzie, więc jest to znak, że GaCl3 jest cząsteczką polarną. Różnica elektroujemności między GA i Cl jest ogromna, co sprawia, że cząsteczka jest polarna. Ponownie, ze względu na asymetryczny kształt, makrela ma pewien wypadkowy moment dipolowy.
14. Czy GaCl3 jest kwaśny czy zasadowy?
GaCl3 jest kwasowy, raczej jest bardzo silnym kwasem Lewisa.
15. Czy GaCl3 jest kwasem lub zasadą Lewisa?
W strukturze Lewisa GaCl3 obecny jest wolny orbital p dla Ga, ten orbital p jest dostępny energetycznie i może pobierać elektrony lub samotne pary z odpowiedniej zasady Lewisa i działać jako silniejszy kwas Lewisa, ale w dimerze z pustego p orbital jest wypełniony po utworzeniu wiązania, więc dimer nie jest dobrym kwasem Lewisa.
16. Czy GaCl3 jest paramagnetyczny czy diamagnetyczny?
Po utworzeniu wiązania wszystkie elektrony walencyjne GaCL3, a nawet Ga(III_ wszystkie elektrony d) są sparowane. Tak więc Gacl3 lub Ga(III) ma charakter diamagnetyczny.
17. Czy GaCl3 jest liniowy?
Nie, GaCl3 nie jest liniowy, struktura GaCL3 ma kształt trygonalny planarny i jest to widoczne również z kąta wiązania i jego wartości hybrydyzacji.
18. Kąt wiązania GaCl3
GaCl3 Kształt struktury Lewisa jest trygonalny planarny i hybrydyzacja wartość to sp2, więc kąt wiązania wynosi 1200.
19. Temperatura wrzenia GaCl3
Temperatura wrzenia GaCl3 jest bardzo wysoka, ponieważ w stanie stałym dwa centra Ga są silnie połączone i ciało stałe ulega upłynnieniu. W stanie ciekłym, ponieważ wiązania Ga-Ga są niezwykle silne w bardzo wysokiej temperaturze wymaganej do zerwania tych wiązań, dlatego ma bardzo wysoką temperaturę wrzenia.
Wnioski
W strukturze Lewisa GaCl3 Ga jest sp2 zhybrydyzowany, ale w centrum Ga występuje niedobór elektronów i aby wypełnić niedobór, GaCl3 istnieje w postaci dimeru poprzez wiązanie 3c-4e.
Przeczytaj także:
- Struktura Lewisa Alcl3
- Struktura Hclo Lewisa
- Struktura Lewisa SF2
- Struktura Lewisa Nh4
- Struktura Lewisa Ch3nh2
- Struktura Lewisa Cabr2
- Struktura Lewisa Icl5
- Struktura Lewisa If7
- Struktura Ibra Lewisa
- Struktura Lewisa Baso4
Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.