PCl3 Struktura Lewisa: rysunki, hybrydyzacja, kształt, ładunki, para i szczegółowe fakty

W tym artykule powinniśmy omówić strukturę Lewisa PCl3 i wiele innych faktów. Zacznijmy artykuł od ważnych faktów dotyczących PCl3.

W strukturze Lewisa PCl3. Stan utlenienia centralnego P wynosi +3. Tak więc tutaj P tworzy tylko trzy wiązania, w których dwa elektrony znajdują się jako samotna para. Centralne P to sp3 zhybrydyzowany, a samotna para znajduje się w jednym z orbitali hybrydowych. Tak więc ta samotna para może być łatwo przekazana i może zachowywać się jak baza Lewisa. Ale kwasowość Lewisa zmniejsza się z powodu przyłączenia trzech elektroujemnych atomów Cl.

Może przyjmować elektrony na swoim wolnym orbicie d, a także zachowywać się jak kwas Lewisa. kąt wiązania struktury Lewisa PCl3 jest mniejszy niż 1090, ze względu na unikanie odpychania pomiędzy samotnymi parami atomów P i Cl. W chemii metaloorganicznej PCl3 jest stosowany jako ligand kwasowy π i może stabilizować niższy stopień utlenienia metalu.

Kilka szczegółów faktów na temat PCl3

PCl3 w swoim stanie fizycznym jest dymiącą cieczą, która czasami jest bezbarwna do żółtawej. Zapach trichlorku fosforu jest nieprzyjemny jak kwas solny. masa molowa PCl3 wynosi 137.33 g/mol. Gęstość cząsteczki wynosi 1.574 g/cm3. Temperatura topnienia i temperatura wrzenia PCl3 wynoszą odpowiednio 179.6 K i 349.2 K.

Przemysłową metodą otrzymywania PCl3 jest reakcja z gazowym chlorem z białym fosforem. Jako rozpuszczalnik stosuje się tutaj PCl3 i usunięto PCl3, aby uniknąć tworzenia PCl5.

P4 + 6 kl2 → 4 szt.3

W 31P NMR cząsteczka wykazuje sygnał singletowy około +220 ppm w odniesieniu do H3PO4.

PCl3 może zachowywać się jak oba utleniacz, a także środek redukujący. Może działać jako elektrofil z powodu niedoboru elektronów w centrum P.

3 PhOH + PCl3 → P(OPh)3 + 3 HCl

PCl3 + 3 EtOH + 3 R3N → P(OEt)3 + 3 R3NH+Cl-

Może reagować z odczynnikiem Grignarda, dając ylid fosforowy.

3 PhMgBr + PCl3 → Ph3P + 3 MgBrCl

PCl3 działa również jako nukleofil w wielu reakcjach organicznych.

PCl3 + RCXNUMX + AlCl3 → RCl+3 + AlCl-4

Jak narysować strukturę Lewisa dla PCl3?

Aby narysować strukturę Lewisa PCl3, musimy postępować zgodnie z regułą oktetu, ponieważ P jest elementem bloku p, powinien być zgodny z regułą oktetu. Po narysowaniu struktury Lewisa PCl3, możemy obliczyć pary wiązań, pary pojedyncze i inne kowalencyjne właściwości struktury Lewisa PCl3.

Struktura Lewisa PCl3
PCl3 Struktura Lewisa

Krok 1 - W pierwszym kroku tworzenia struktury Lewisa PCl3 powinniśmy obliczyć elektrony walencyjne cząsteczki PCl3 i zsumować je. Istnieją dwa rodzaje atomów P i Cl. Tak więc indywidualnie obliczamy elektrony walencyjne dla P oraz Cl. P to grupa 15th Element VA. Należy do rodziny N, więc ma pięć elektronów w powłoce walencyjnej.

Ponownie, Cl jest elementem VIIA grupy 17 i należy do rodziny F. Cl jest halogenem iz konfiguracji elektronicznej możemy powiedzieć, że ma siedem elektronów w powłoce walencyjnej. Istnieją trzy atomy Cl, więc suma elektronów walencyjnych dla struktury Lewisa PCl3 wynosi 5+(7*3) =26 elektronów.

Krok 2 – Teraz w 2nd W kroku wybieramy centralny atom dla struktury Lewisa PCl3. P jest mniej elektroujemny zgodnie ze wzorem struktury Lewisa P jest tutaj centralnym atomem. W otaczających pozycjach atomów P obecne są trzy atomy Cl.

Krok 3 - Teraz powinniśmy sprawdzić tutaj regułę oktetu. Zarówno P, jak i Cl są elementami p-blokowymi. Powinni więc przestrzegać zasady oktetu. Zgodnie z zasadą oktetu blok p powinien uzupełnić swój orbital walencyjny o osiem elektronów, ponieważ orbital p może akumulować maksymalnie sześć elektronów, a orbital s zawiera maksymalnie dwa elektrony. Tak więc elektrony potrzebne do a kompletny oktet w PCl3 lewis struktura to 4*8 = 32 elektrony. Ale dostępne elektrony walencyjne dla struktury Lewisa PCl3 to 26 elektronów.

Tak więc elektrony wymagały 32-26 = 6 elektronów. Te 6 elektronów akumuluje się przez wiązania 6/2 = 3. Tak więc w strukturze Lewisa PCl3 wymagane będą minimum 3 wiązania.

Krok 4 - Teraz łączymy wszystkie atomy w strukturze Lewisa PCl3 za pomocą wymaganej liczby wiązań. Łączymy trzy atomy Cl z centralnym atomem P z trzema wiązaniami sigma do uzupełniają swój oktet w strukturze PCl3 Lewis.

Krok 5 - w ostatnim kroku sprawdzamy, czy wszystkie atomy w strukturze Lewisa PCl3 są zadowolone ze swojego oktetu, czy nie. Po utworzeniu kolejnych pojedynczych wiązań, jeśli zachodzi potrzeba, aby oktet nie był kompletny, dodajemy wiązania wielokrotne między atomami. Czasami dodajemy samotne pary, które są obecne w elektronach walencyjnych, ale nie uczestniczą w tworzeniu wiązania. P ma pięć elektronów w powłoce walencyjnej i tworzy tylko trzy wiązania z trzema elektronami, więc reszta dwóch elektronów jest obecna jako samotna para nad P atom.

Cl ma siedem elektronów w powłoce walencyjnej, ale tworzy tylko jedno wiązanie z atomem P, a pozostałe sześć elektronów występuje jako trzy pary wolnych par nad atomami Cl.

Kształt struktury Lewisa PCl3

Kształt struktury Lewisa PCl3 zależy od liczby elektronów walencyjnych za pomocą teorii VSEPR lub na podstawie hybrydyzacji określany jest kształt. Liczba par wiązań i samotnych par również wpływa na kształt cząsteczki. Kształt struktury Lewisa PCl3 wokół centralnego P jest trójkątny piramidalny z jedną parą samotnych par.

Kształt PCl3

Całkowita liczba elektronów dla struktury Lewisa PCl3 wynosi 5+3 = 8. Zgodnie z teorią VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), jeśli liczba elektronów dla dowolnego AX3 Cząsteczka typu będzie miała osiem, a atom centralny zawiera jedną wolną parę, a następnie kształt staje się trójkątny piramidalny zamiast czworościenny. Geometria cząsteczki jest czworościenna, ale kształt cząsteczki jest trójkątny piramidalny, ponieważ samotna para nie uwzględnia kształtu cząsteczki.

Tak więc kształt struktury Lewisa PCl3 jest trójkątny piramidalny, w rzeczywistości, ze względu na unikanie odpychania samotnych par, cząsteczka przyjmuje ten rodzaj kształtu wraz z kątem wiązania.

Pojedyncze pary struktury Lewisa PCl3

Samotne pary struktury Lewisa PCl3 są całkowitymi samotnymi parami nad czterema atomami. P i Cl zawierają różne liczby samotnych par, więc indywidualnie obliczamy samotne pary i dodajemy je razem, aby uzyskać liczbę samotnych par dla struktury Lewisa PCl3.

Samotne pary PCl3

W strukturze Lewisa PCl3 centralny atom P ma pięć elektronów w powłoce walencyjnej. Oznacza to, że może wykorzystać te pięć elektronów do tworzenia wiązań. Ale są tylko trzy wiązania sigma obecne między atomami P i trzema Cl w PCl3 struktura Lewisa. Tak więc P tworzy trzy pary wiązań, dzieląc elektrony z trzema atomami Cl. Teraz pozostałe dwa elektrony obecne w powłoce walencyjnej nie uczestniczą w tworzeniu wiązania. Te elektrony przyczyniają się do powstania reguły oktetu. Te dwa elektrony istnieją jako samotna para nad atomem P.

Teraz dla pozostałych trzech otaczających atomów Cl każdy ma siedem elektronów dla powłoki walencyjnej. Ale w strukturze Lewisa PCl3 jeden Cl tworzy tylko jedno wiązanie z Atom P poprzez dzielenie tylko jednego elektronu z jego najbardziej zewnętrznego orbitalu. Tak więc pozostałe sześć elektronów, które nie są zaangażowane w tworzenie wiązania, ale uczestniczą w uzupełnianiu oktetu, istnieje jako trzy pary samotnych par nad każdym atomem Cl.

Tak więc w strukturze Lewisa PCl3 całkowita liczba dostępnych par płatków wynosi 2+(3*2) = 8 par samotnych par.

PCl3 Lewisa struktury formalne opłaty

Struktura Lewisa PCl3 jest obojętna, ale jeśli na pojedynczym atomie występuje jakiś ładunek, należy to obliczyć za pomocą formalnego ładunku. Ładunek formalny jest hipotetyczną koncepcją, w której zakładamy taką samą elektroujemność dla atomów P i Cl w strukturze Lewisa PCl3.

Wzór, którego możemy użyć do obliczenia ładunku formalnego dla struktury Lewisa PCl3, to: FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp

Gdzie Nv to liczba elektronów w powłoce walencyjnej lub najbardziej zewnętrznym orbicie, Nlp to liczba elektronów w pojedynczej parze, a Nbp  to całkowita liczba elektronów biorących udział tylko w tworzeniu wiązania.

Ponieważ środowisko i charakter wiązania P i Cl są różne, obliczamy indywidualnie ładunki formalne dla atomów P i Cl.

Formalny ładunek P to, 5-2-(6/2) = 0

Formalny ładunek Cl to 7-6-(2/2) = 0

Z obliczenia formalnego ładunku struktury Lewisa PCl3 możemy powiedzieć, że nie ma ładunku, pojawia się dla poszczególnych atomów, a cząsteczka jest obojętna.

Reguła oktetu struktury Lewisa PCl3

W strukturze Lewisa PCL3, P i Cl oba są elementami p-blokowymi, więc muszą być zgodne z regułą oktetu. Zgodnie z zasadą oktetu dla elementu blokowego p, każdy atom powinien uzupełnić swoją powłokę walencyjną o osiem elektronów.

Oktet PCl3

Konfiguracja elektroniczna P to [Ne]3s23p3. P to grupa 15th Element VA. Orbital 3s i 3p P zawiera pięć elektronów i wymagał jeszcze trzech elektronów na orbicie 3p, aby ukończyć oktet. Tak więc P tworzy trzy wiązania z trzema niesparowanymi elektronami z powłoki 3p i dzieli jeden elektron z trzech atomów Cl, w ten sposób powłoka 3p P jest uzupełniona sześcioma elektronami, a dwa elektrony już istnieją w powłoce 3s jako samotna para. Tak więc P uzupełnia swój oktet, tworząc trzy wiązania.

Teraz Cl to grupa 17th Element VIIA. Konfiguracja elektroniczna to [Ne]3s23p5. Ma więc siedem elektronów w powłokach walencyjnych 3s i 3p. Tak więc Cl potrzebuje jeszcze jednego elektronu na swoim orbicie 3p, aby ukończyć swój oktet. Teraz każdy atom Cl tworzy wiązanie sigma z p, dzieląc jeden elektron i uzupełniając swój orbital 4p sześcioma elektronami. Teraz Cl ma osiem elektronów spośród dwóch zaangażowanych w parę wiązań, a pozostałe sześć w wolną parę.

Tak więc w strukturze Lewisa PCl3 zarówno P, jak i Cl uzupełniają swój oktet.

Rezonans struktury Lewisa PCl3

W PCl3 struktura Lewisa, delokalizacja elektronów zachodzi między różnymi szkieletami PCL3 poprzez rezonans. Chmura elektronowa nad P jest rozproszona i zdelokalizowana, ponieważ samotna para jest obecna na jednym z orbitali hybrydowych.

Konstrukcje rezonansowe PCl3

Wszystkie trzy struktury są różnymi strukturami rezonansowymi struktury Lewisa PCl3. Struktura II jest strukturą najbardziej przyczyniającą się do wszystkich struktur rezonansowych. Ponieważ struktura II jest najbardziej stabilna, ponieważ jest więcej wiązań kowalencyjnych, a ładunek ujemny jest nad elektroujemnym atomem Cl, a ładunek dodatni nad elektrododatnim atomem P. Struktura III jest strukturą mniej wnoszącą wkład lub najmniej stabilną, ponieważ ładunek dodatni znajduje się na elektroujemnych atomach Cl, co jest czynnikiem destabilizującym.

Hybrydyzacja PCl3

W strukturze Lewisa PCl3, P jest elektrododatni, a Cl jest elektroujemny, więc ich energia orbitalna jest inna i w normalnych warunkach nie mogą tworzyć wiązania. Tak więc przechodzą hybrydyzację, aby utworzyć taką samą liczbę orbitali hybrydowych, aby taka sama liczba orbitali atomowych była mieszana. Te orbitale hybrydowe mają równoważną energię. W strukturze lewisa PCl3 centralny P podlega sp3 hybrydyzacja poprzez zmieszanie jednego s i trzech p orbitali atomowych.

Wykorzystaliśmy wzór do przewidywania hybrydyzacji struktury Lewisa PCl3,

H = 0.5(V+M-C+A), gdzie H= wartość hybrydyzacji, V to liczba elektronów walencyjnych w centralnym atomie, M = jednowartościowe atomy otoczone, C=nie. kationu, A=nr. anionu.

Elektrony walencyjne dla P w strukturze Lewisa PCl3 wynoszą 5 i obecne są trzy otaczające atomy Cl.

Tak więc tryb hybrydyzacji centralnego P w strukturze Lewisa PCl3 to 5+3 = 8(sp3)

Structure       Wartość hybrydyzacji  Stan hybrydyzacji centralnego atomu    Kąt wiązania
Liniowy        2sp / sd / pd         1800
Planer trygonalny    3sp2          1200
Czworościenny         4sd3/ sp3        109.50
Trygonalny bipiramidalny5 sp3d/dsp3          900 (osiowe), 1200(równikowy)
Oktaedryczny       6sp3d2/ D2sp3       900
Pięciokątny dwupiramidowy7sp3d3/d3sp3         900, 720

              

Tak więc z tabeli hybrydyzacji widać, że jeśli liczba orbitali biorących udział w hybrydyzacji jest równa 4, to centralny atom powinien być sp3 zhybrydyzowany.

Przyjrzyjmy się szczegółowo hybrydyzacji struktury Lewisa PCl3.

Hybrydyzacja PCl3

Z diagramu pudełkowego struktury Lewisa PCl3 widać, że samotna para nad P jest również zaangażowana w hybrydyzację i znajduje się na jednym z orbitali hybrydowych. Tak więc samotna para może być łatwo oddana i zwiększa zasadowość Lewisa dla PCl3.

Trzy atomy Cl wnoszą jeden elektron do P i tworzą wiązanie poprzez sp3 hybrydyzacja.

PCl3 polarny lub niepolarny

Z kształtu struktury Lewisa PCL3 możemy powiedzieć, że jest to cząsteczka asymetryczna i istnieje ogromna różnica elektroujemności między atomami P i Cl. Więc PCl3 jest cząsteczką polarną.

Przepływ elektronowego dipola zachodzi od elektrododatnich atomów P do elektroujemnych atomów Cl. Ze względu na asymetryczny kształt cząsteczki, wypadkowy moment dipolowy występuje w strukturze Lewisa PCl3. Co sprawiło, że cząsteczka stała się polarna.

Zastosowania PCl3

Może być używany jako,

  • Dodatek do benzyny
  • Wykończenie tekstyliów
  • Dokonywanie pestycydów
  • Ligandy metaloorganiczne
  • Baza Lewisa
  • Utleniające i Środek redukujący

Wnioski

PCl3 jest zasadą Lewisa i może również działać jako nukleofil. Może być stosowany jako katalizator w wielu reakcjach organicznych. Ze względu na unikanie odpychania samotnych par kąt wiązania Cl-P-Cl jest mniejszy niż 1090.

Przewiń do góry