Carbon Tetrachlorideは無色の液体で、少しにおいがあります。 一般に消火器や冷蔵庫の洗浄用前駆体として使用されていた。 化学式はCCl4で、人間の中枢神経系に害を与える毒性があるため、現在では使用が禁止されている化合物です。 四塩化炭素は、クロロホルムを合成する際に副産物として初めて合成された。 この有機化合物の物理的・化学的性質を理解するためには、ルイス構造、混成関係などを知ることが不可欠です。 今回は、この化合物の構造を理解するために、そのような性質をすべて説明します。
目次
ルイス構造
化学では、化合物のあらゆる性質を理解する基礎はルイス構造によって決まります。 G.N Lewis は 1916 年にこの理論を初めて提唱し、化学物質の構造に情報を与える電子の関与を理解するのに役立てました。 結合の形成に関与する電子は、結合電子のペアとして知られている。 結合に関与しない電子は、非結合電子または孤立電子と呼ばれる。 結合電子と非結合電子をまとめて価電子と呼ぶ。
ルイス構造は、結合形成に参加する価電子と参加しない価電子を絵にしたものである。 棒や直線は結合を表す。 点が非結合電子を表す。
CCl4のルイス構造では、まず価電子の総数を計算します。炭素は4個の価電子を持ち、塩素原子は1個あたり7個の価電子を持っています。 7398>
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 価電子
炭素の 4 価電子はすべて結合形成に参加します。 同様に、塩素原子からも1個の電子が結合形成に参加する。 合計8個の電子が結合を作り、その他は非結合電子のペアになります。
=32-8
=24
ですから、CCl4には合計24個の非結合電子または12個の孤立電子が存在することになります。 構造中の4本の線は4つの結合を表し、塩素原子の周りの点は価電子を表します。
混成
混成は化合物の分子形状を理解するために不可欠です。 2つ以上の軌道が混成する場合、その軌道は混成軌道と呼ばれる。
この化合物では、中心の炭素原子と4つの塩素原子の間に4つの共有結合がある。 炭素原子のすべての価電子が結合形成に関与しているため、原子のすべての軌道がハイブリッド軌道の形成に参加する。 この場合、炭素原子の1つのs軌道と3つのp軌道が混成し、sp3混成軌道を形成する。
分子構造
ルイス構造と化合物の混成軌道がわかれば、化合物の分子構造を理解するのは簡単です。 この化合物では、炭素原子が中心で、その周囲に塩素原子が配置されている。 中心原子が4つの結合を持ち、sp3混成であることから、分子の形状は四面体となります。
残りの非結合電子は、構造中に分散しています。 ローンペア電子の間には反発力がある。 この反発力により、ローンペアは面内で互いに離れる傾向があります。 これらの電子のローンペア間の結合角は109.8度です。 分子形状を知るもう一つの方法は、VSEPR理論を用いて、この分子の形状は四面体であるとするものです。
極性
どの化合物の極性も、その分子形状に依存します。 結合と非結合のペアが平面上に配置されている場合、それらの間に何らかの双極子モーメントが発生し、その分子が極性を持つようになる。 CCl4は孤立電子対の配置と形状が、電子対の双極子モーメントを無効化するような形になっている。 このため、四塩化炭素には極性が存在しない。 したがって、CCl4は無極性である。
Conclusion Remarks
この記事を要約すると、四塩化炭素は合計32個の価電子を持ち、そのうち8個の電子が結合形成に関与していると言えるでしょう。 残りの28個の電子は非結合電子である。 炭素は4つの塩素原子と結合を形成することで8重項を完成させる。 CCl4の混成はsp3であり、四面体の形をしている。 結合角は孤立電子の間で109.8度であり、無極性である
。