El tetracloruro de carbono es un líquido incoloro con poco olor. Se utilizaba generalmente en los extintores y en los frigoríficos como precursor de la limpieza. El compuesto tiene una fórmula química de CCl4 y ahora está prohibido su uso ya que tiene algunas propiedades tóxicas que pueden dañar el sistema nervioso central de los seres humanos. El tetracloruro de carbono se sintetizó por primera vez como subproducto en la síntesis del cloroformo. Para entender las propiedades físicas y químicas de este compuesto orgánico, es vital conocer la estructura de Lewis, la hibridación y mucho más. En este artículo, discutiremos todas estas propiedades para entender la estructura del compuesto.
Contenidos
Estructura de Lewis
En química, la base para entender cualquier propiedad del compuesto depende de su estructura de lewis. G.N Lewis propuso por primera vez esta teoría en 1916 que ayuda a comprender la participación de los electrones que informan la estructura de la sustancia química. Los electrones que participan en la formación de los enlaces se conocen como el par de electrones de enlace. Los que no participan en él se conocen con el término de par de electrones no enlazantes o solitarios. Los electrones enlazantes, así como los no enlazantes, se denominan colectivamente electrones de valencia.
La estructura de Lewis es la representación pictórica de los electrones de valencia que participan en la formación de enlaces, así como los que no lo hacen. Los palos o líneas rectas representan los enlaces. Mientras que los puntos representan los electrones no enlazantes. La teoría de Lewis se basa en la regla del octeto, que establece que un átomo debe tener ocho electrones en su capa exterior para ser estable.
Para la estructura de Lewis del CCl4 primero vamos a calcular el total de electrones de valencia.
El carbono tiene cuatro electrones de valencia y cada átomo de cloro tiene siete electrones de valencia. Como hay cuatro moléculas de Cloro, calcularemos el número de electrones de valencia en consecuencia.
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 electrones de valencia
Todos los cuatro electrones de valencia del Carbono participan en la formación del enlace. Del mismo modo, un solo electrón de cada átomo de cloro participa en la formación del enlace. En total 8 electrones hacen los enlaces mientras que otros son pares de electrones no enlazantes.
=32-8
=24
Así que hay un total de 24 pares de electrones no enlazantes o 12 pares solitarios en el CCl4. Cuatro líneas en la estructura representan cuatro enlaces, mientras que los puntos alrededor del átomo de cloro representan los electrones de valencia. Cada átomo de cloro tiene seis electrones de valencia después de la formación de los enlaces.
Hibridación
La hibridación es vital para entender la geometría molecular del compuesto. Cuando los dos o más orbitales se hibridan, el orbital se conoce como los orbitales híbridos. Estos orbitales se forman cuando hay formaciones de enlaces en el compuesto.
Para este compuesto, hay cuatro enlaces covalentes entre el átomo central de Carbono y cuatro átomos de cloro. Como todos los electrones de valencia del Carbono participan en la formación de enlaces, todos los orbitales del átomo participan en la formación de orbitales híbridos. En este caso, un orbital s y tres orbitales p del átomo de carbono se hibridan y forman una hibridación sp3. Así que la hibridación del Tetracloruro de Carbono se convierte en sp3 ya que todos los orbitales del átomo de Carbono se hibridan.
Geometría Molecular
Una vez que conocemos la estructura de Lewis y la hibridación del compuesto, se hace fácil entender la geometría molecular del compuesto. Para este compuesto, el átomo de Carbono en la posición central y el resto de los átomos de Cloro se colocan alrededor de él. Como el átomo central tiene cuatro pares de enlaces e hibridación sp3, la forma de la molécula es tetraédrica.
El resto de los electrones no enlazados están repartidos en la estructura. Hay fuerzas de repulsión entre el par solitario de electrones. Debido a esta fuerza de repulsión, los pares solitarios tienden a alejarse unos de otros en el plano. El ángulo de enlace entre estos pares solitarios del electrón es de 109,8 grados. Otra forma de conocer la geometría molecular es utilizando la teoría VSEPR que también afirma que la forma de esta molécula es tetraédrica.
Polaridad
La polaridad de cualquier compuesto depende de su geometría molecular. Cuando los pares enlazantes y no enlazantes se disponen en el plano, existe algún momento dipolar entre ellos que hace que la molécula sea polar. La disposición de los pares solitarios y la forma del CCl4 es tal que el momento dipolar de los pares de electrones se anula. Debido a esto, no se observa polaridad en el Tetracloruro de Carbono. Por lo tanto, el CCl4 es no polar. Esta propiedad de polaridad del compuesto se debe a la distribución simétrica de los pares de electrones no enlazantes en el plano.
Observaciones finales
Para resumir este artículo, se puede decir que el Tetracloruro de Carbono tiene un total de 32 electrones de valencia de los cuales 8 electrones participan en la formación de enlaces. Los 28 electrones restantes son electrones no enlazantes. El carbono completa su octeto formando enlaces con cuatro átomos de cloro. La hibridación del CCl4 es sp3 y tiene forma tetraédrica. El ángulo de enlace es de 109,8 grados entre los pares solitarios de electrones y es no polar.