A szén-tetraklorid színtelen folyadék, kevés szaggal. Általában tűzoltó készülékekben és hűtőszekrényekben használták, mint tisztításhoz használt előanyagot. A vegyület kémiai képlete CCl4, és ma már tilos a használata, mivel bizonyos mérgező tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek károsíthatják az emberek központi idegrendszerét. A szén-tetrakloridot először a kloroform szintézisének melléktermékeként szintetizálták. E szerves vegyület fizikai és kémiai tulajdonságainak megértéséhez elengedhetetlen a Lewis-szerkezet, a hibridizáció és még sok más ismerete. Ebben a cikkben az összes ilyen tulajdonságot tárgyaljuk, hogy megértsük a vegyület szerkezetét.
Tartalom
Lewis-szerkezet
A kémiában a vegyület bármely tulajdonságának megértésének alapja a Lewis-szerkezetétől függ. G. N. Lewis 1916-ban javasolta először ezt az elméletet, amely segít megérteni az elektronok részvételét a kémiai anyag szerkezetében. A kötések kialakításában részt vevő elektronokat kötő elektronpárnak nevezzük. Azokat, amelyek nem vesznek részt ebben, nem kötő elektronpárnak vagy magányos elektronpárnak nevezzük. A kötő, valamint a nem kötő elektronokat együttesen valenciaelektronoknak nevezzük.
A Lewis-szerkezet a kötésképzésben részt vevő, valamint a kötésképzésben részt nem vevő valenciaelektronok képi ábrázolása. A pálcikák vagy egyenes vonalak a kötéseket ábrázolják. Míg a pontok a nem kötő elektronokat jelképezik. A Lewis-féle elmélet az oktett-szabályon alapul, amely szerint egy atomnak nyolc elektronnal kell rendelkeznie a külső héjában ahhoz, hogy stabil legyen.
A CCl4 Lewis-szerkezetéhez először számítsuk ki az összes valenciaelektront.
A szénnek négy valenciaelektronja van, és minden klóratomnak hét valenciaelektronja. Mivel négy klórmolekula van, ennek megfelelően számoljuk ki a valenciaelektronok számát.
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 valenciaelektron
A szén mind a négy valenciaelektronja részt vesz a kötésképzésben. Hasonlóképpen, minden egyes klóratomból egy-egy elektron vesz részt a kötés kialakításában. Összesen 8 elektron alkot kötést, míg a többi nem kötő elektronpár.
=32-8
=24
A CCl4-ben tehát összesen 24 nem kötő vagy 12 magányos elektronpár van. A szerkezetben négy vonal négy kötést, míg a klóratom körüli pontok a valenciaelektronokat jelölik. Minden klóratomnak hat valenciaelektronja van a kötések kialakulása után.
Hibridizáció
A hibridizáció elengedhetetlen a vegyület molekuláris geometriájának megértéséhez. Amikor két vagy több orbitál hibridizálódik, az orbitált hibrid orbitálnak nevezzük. Ezek a pályák akkor jönnek létre, amikor a vegyületben kötésképződések vannak.
Ez a vegyület esetében négy kovalens kötés van a központi szénatom és négy klóratom között. Mivel a Szén összes valenciaelektronja részt vesz a kötésképzésben, az atom összes pályája részt vesz a hibrid pályák kialakításában. Ebben a Szénatom egy s-orbitálja és három p-orbitálja hibridizálódik, és sp3 hibridizációt alkot. Így a szén-tetraklorid hibridizációja sp3 lesz, mivel a szénatom összes pályája hibridizálódik.
Molekuláris geometria
Mihelyt ismerjük a vegyület Lewis szerkezetét és hibridizációját, könnyen megérthetjük a vegyület molekuláris geometriáját. Ennél a vegyületnél a szénatom központi helyzetben van, a többi klóratom pedig körülötte helyezkedik el. Mivel a központi atom négy kötéspárral és sp3 hibridizációval rendelkezik, a molekula alakja tetraéderes.
A többi nem kötő elektron szétszóródott a szerkezetben. A magányos elektronpárok között taszító erők vannak. E taszító erő miatt a magányos párok hajlamosak a síkban egymástól távolodni. Az ezen magányos elektronpárok közötti kötésszög 109,8 fok. A molekulageometria megismerésének másik módja a VSEPR elmélet, amely szintén azt állítja, hogy ennek a molekulának az alakja tetraéderes.
Polaritás
Minden vegyület polaritása a molekulageometriától függ. Ha a kötő és nem kötő párok síkban helyezkednek el, akkor van közöttük valamilyen dipólusmomentum, ami a molekulát polárissá teszi. A magányos párok elrendeződése és a CCl4 alakja olyan, hogy az elektronpárok dipólusmomentuma semmissé válik. Emiatt a szén-tetrakloridban nem figyelhető meg polaritás. A CCl4 tehát nem poláris. A vegyületnek ez a polaritási tulajdonsága a nem kötő elektronpárok síkbeli szimmetrikus eloszlásának köszönhető.
Záró megjegyzések
A cikk összegzéseként elmondható, hogy a szén-tetrakloridnak összesen 32 valenciaelektronja van, amelyből 8 elektron vesz részt a kötésképzésben. A maradék 28 elektron nem kötő elektron. A szén négy klóratommal való kötéssel egészíti ki a nyolcasát. A CCl4 hibridizációja sp3 és tetraéderes alakú. A kötésszög 109,8 fok a magányos elektronpárok között, és nem poláris.