Il tetracloruro di carbonio è un liquido incolore con un leggero odore. Era generalmente usato negli estintori e nei frigoriferi come precursore per la pulizia. Il composto ha una formula chimica di CCl4 ed è ora vietato dall’uso perché ha alcune proprietà tossiche che possono danneggiare il sistema nervoso centrale degli esseri umani. Il tetracloruro di carbonio fu sintetizzato per la prima volta come sottoprodotto nella sintesi del cloroformio. Per capire le proprietà fisiche e chimiche di questo composto organico, è vitale conoscere la struttura di Lewis, l’ibridazione e molto altro. In questo articolo, discuteremo tutte queste proprietà per capire la struttura del composto.
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Struttura di Lewis
In chimica, la base per capire qualsiasi proprietà del composto dipende dalla sua struttura di Lewis. G.N Lewis propose per la prima volta questa teoria nel 1916 che aiuta a capire il coinvolgimento degli elettroni che informano la struttura della sostanza chimica. Gli elettroni che partecipano alla formazione dei legami sono noti come coppia di elettroni di legame. Quelli che non vi partecipano sono conosciuti con il termine coppia di elettroni non leganti o solitari. Gli elettroni di legame, così come gli elettroni non di legame, collettivamente, sono chiamati elettroni di valenza.
La struttura di Lewis è la rappresentazione pittorica degli elettroni di valenza che partecipano alla formazione del legame e di quelli che non lo fanno. I bastoncini o le linee rette rappresentano i legami. Mentre i punti rappresentano gli elettroni non legati. La teoria di Lewis si basa sulla regola dell’ottetto, che afferma che un atomo dovrebbe avere otto elettroni nel suo guscio esterno per essere stabile.
Per la struttura di Lewis del CCl4, calcoliamo prima gli elettroni di valenza totali.
Il carbonio ha quattro elettroni di valenza e ogni atomo di cloro ha sette elettroni di valenza. Poiché ci sono quattro molecole di Cloro, calcoleremo il numero di elettroni di valenza di conseguenza.
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 elettroni di valenza
Tutti i quattro elettroni di valenza del Carbonio partecipano alla formazione del legame. Allo stesso modo, un singolo elettrone di ogni atomo di cloro partecipa alla formazione del legame. In totale 8 elettroni formano i legami mentre gli altri sono coppie di elettroni non leganti.
=32-8
=24
Così ci sono un totale di 24 elettroni non leganti o 12 coppie solitarie di elettroni in CCl4. Quattro linee nella struttura rappresentano quattro legami mentre i punti intorno all’atomo di cloro rappresentano gli elettroni di valenza. Ogni atomo di cloro ha sei elettroni di valenza dopo che i legami sono formati.
Ibridazione
L’ibridazione è vitale per capire la geometria molecolare del composto. Quando due o più orbitali si ibridano, l’orbitale è noto come orbitale ibrido. Questi orbitali si formano quando ci sono formazioni di legame nel composto.
Per questo composto, ci sono quattro legami covalenti tra l’atomo di carbonio centrale e quattro atomi di cloro. Poiché tutti gli elettroni di valenza del carbonio sono coinvolti nella formazione dei legami, tutti gli orbitali dell’atomo partecipano alla formazione di orbitali ibridi. In questo un orbitale s e tre orbitali p dell’atomo di carbonio si ibridano e formano un’ibridazione sp3. Così l’ibridazione del tetracloruro di carbonio diventa sp3 poiché tutti gli orbitali dell’atomo di carbonio sono ibridati.
Geometria molecolare
Una volta che conosciamo la struttura di Lewis e l’ibridazione del composto, diventa facile capire la geometria molecolare del composto. Per questo composto, l’atomo di carbonio in posizione centrale e tutti gli altri atomi di cloro sono disposti intorno ad esso. Poiché l’atomo centrale ha quattro coppie di legami e l’ibridazione sp3, la forma della molecola è tetraedrica.
I restanti elettroni non legati sono sparsi nella struttura. Ci sono forze repulsive tra la coppia di elettroni solitari. A causa di questa forza di repulsione, le coppie solitarie tendono ad allontanarsi l’una dall’altra nel piano. L’angolo di legame tra queste coppie solitarie di elettroni è di 109,8 gradi. Un altro modo per conoscere la geometria molecolare è usando la teoria VSEPR che afferma anche che la forma di questa molecola è tetraedrica.
Polarità
La polarità di qualsiasi composto dipende dalla sua geometria molecolare. Quando le coppie di legame e di non legame sono disposte nel piano, c’è un momento di dipolo tra loro che rende la molecola polare. La disposizione delle coppie solitarie e la forma del CCl4 è tale che il momento di dipolo delle coppie di elettroni viene annullato. A causa di questo, non c’è polarità osservata nel tetracloruro di carbonio. Quindi il CCl4 non è polare. Questa proprietà di polarità del composto è dovuta alla distribuzione simmetrica delle coppie di elettroni non leganti nel piano.
Raccomandazioni conclusive
Per riassumere questo articolo, si può dire che il tetracloruro di carbonio ha un totale di 32 elettroni di valenza, di cui 8 elettroni partecipano alla formazione del legame. I restanti 28 elettroni sono elettroni non di legame. Il carbonio completa il suo ottetto formando legami con quattro atomi di cloro. L’ibridazione di CCl4 è sp3 e ha una forma tetraedrica. L’angolo di legame è di 109,8 gradi tra le coppie solitarie di elettroni ed è non polare.
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