Kolontetrachlorid er en farveløs væske med en svag lugt. Det blev generelt brugt i brandslukkere og køleskabe som et forstadie til rengøring. Forbindelsen har den kemiske formel CCl4 og er nu forbudt at bruge, da den har nogle giftige egenskaber, der kan skade menneskers centralnervesystem. Tetrachlormethan blev først syntetiseret som et biprodukt i forbindelse med syntesen af chloroform. For at forstå de fysiske og kemiske egenskaber ved denne organiske forbindelse er det vigtigt at kende Lewis-strukturen, hybridisering og meget mere. I denne artikel vil vi diskutere alle sådanne egenskaber for at forstå forbindelsens struktur.
Indhold
Lewisstruktur
I kemi afhænger grundlaget for at forstå enhver egenskab ved en forbindelse af dens Lewisstruktur. G.N. Lewis foreslog først denne teori i 1916, som hjælper med at forstå elektronernes inddragelse, der informerer om den kemiske struktur. De elektroner, der deltager i dannelsen af bindinger, er kendt som det bindende elektronpar. De elektroner, der ikke deltager, er kendt under betegnelsen ikke-bindende elektronpar eller lonepar af elektroner. De bindende såvel som de ikke-bundende elektroner kaldes tilsammen for valenselektroner.
Lewis-strukturen er den billedlige fremstilling af de valenselektroner, der deltager i bindingsdannelsen såvel som dem, der ikke deltager. Pinde eller lige linjer repræsenterer bindingerne. Mens prikkerne repræsenterer de ikke-bundende elektroner. Lewis-teorien er baseret på oktetreglen, som siger, at et atom skal have otte elektroner i sin ydre skal for at være stabilt.
For Lewis-strukturen af CCl4 skal vi først beregne de samlede valenselektroner.
Kulstof har fire valenselektroner, og hvert kloratom har syv valenselektroner. Da der er fire klormolekyler, vil vi beregne antallet af valenselektroner tilsvarende.
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 valenselektroner
Alle fire valenselektroner i kulstof deltager i bindingsdannelsen. På samme måde deltager en enkelt elektron fra hvert kloratom i bindingsdannelsen. I alt 8 elektroner danner bindingerne, mens de øvrige er ikke-bindende elektronpar.
=32-8
=24
Så der er i alt 24 ikke-bindende elektronpar eller 12 ensomme elektronpar i CCl4. Fire linjer i strukturen repræsenterer fire bindinger, mens prikkerne omkring kloratomet repræsenterer valenselektroner. Hvert kloratom har seks valenselektroner, efter at bindingerne er dannet.
Hybridisering
Hybridisering er afgørende for at forstå den molekylære geometri af forbindelsen. Når to eller flere orbitaler hybridiserer, er orbitalerne kendt som hybridorbitaler. Disse orbitaler dannes, når der er bindingsdannelser i forbindelsen.
For denne forbindelse er der fire kovalente bindinger mellem det centrale kulstofatom og fire kloratomer. Da alle kulstoffets valenselektroner er involveret i bindingsdannelsen, deltager alle atomets orbitaler i dannelsen af hybridorbitaler. I dette hybridiseres en s-orbital og tre p-orbitaler af kulstofatomet og danner en sp3-hybridisering. Så hybridiseringen af carbontetrachlorid bliver sp3, da alle kulstofatomets orbitaler hybridiseres.
Molekylær geometri
Når vi kender forbindelsens Lewis-struktur og hybridisering, bliver det let at forstå forbindelsens molekylære geometri. For denne forbindelse er kulstofatomet i den centrale position, og resten af alle kloratomerne er placeret omkring det. Da det centrale atom har fire bindingspar og sp3-hybridisering, er molekylets form tetraedrisk.
Resten af alle de ikke-bundende elektroner er spredt ud i strukturen. Der er frastødende kræfter mellem de ensomme elektronpar. På grund af denne frastødende kraft har de ensomme par en tendens til at gå langt fra hinanden i planen. Bindingsvinklen mellem disse lone par af elektroner er 109,8 grader. En anden måde at kende den molekylære geometri på er ved hjælp af VSEPR-teorien, som også siger, at formen af dette molekyle er tetraedrisk.
Polaritet
Polariteten af en hvilken som helst forbindelse afhænger af dens molekylære geometri. Når de bindende og ikke-bundende par er anbragt i plan, er der et vist dipolmoment mellem dem, hvilket gør molekylet polært. CCl4’s arrangement af de ensomme par og formen af CCl4 er sådan, at dipolmomentet mellem elektronparrene bliver ophævet. Derfor er der ikke observeret nogen polaritet i tetrachlormethan. CCl4 er således upolær. Denne polaritetsegenskab hos forbindelsen skyldes den symmetriske fordeling af de ikke-bindende elektronpar i planet.
Slutbemærkninger
For at opsummere denne artikel kan det siges, at Tetrachlormethan har i alt 32 valenselektroner, hvoraf 8 elektroner deltager i bindingsdannelse. De resterende 28 elektroner er ikke-bindende elektroner. Kulstof fuldender sin oktet ved at danne bindinger med fire kloratomer. Hybridiseringen af CCl4 er sp3 og har en tetraedrisk form. Bindingsvinklen er 109,8 grader mellem de ensomme elektronpar, og den er upolær.