Kolvtetraklorid är en färglös vätska som luktar lite. Den användes i allmänhet i brandsläckare och kylskåp som en prekursor för rengöring. Föreningen har den kemiska formeln CCl4 och är numera förbjuden från användning eftersom den har vissa giftiga egenskaper som kan skada människans centrala nervsystem. Koltetraklorid syntetiserades först som en biprodukt vid syntesen av kloroform. För att förstå de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos denna organiska förening är det viktigt att känna till Lewisstrukturen, hybridisering och mycket mer. I den här artikeln kommer vi att diskutera alla sådana egenskaper för att förstå föreningens struktur.
Innehåll
Lewisstruktur
I kemin beror grunden för att förstå alla egenskaper hos en förening på dess Lewisstruktur. G.N. Lewis föreslog först denna teori 1916 som hjälper till att förstå elektronernas inblandning som informerar om kemikaliens struktur. De elektroner som deltar i bildandet av bindningar kallas för det bindande elektronparet. De som inte deltar är kända som icke-bindande eller ensamma elektronpar. De bindande samt icke-bindande elektronerna kallas tillsammans för valenselektroner.
Lewisstrukturen är den bildliga framställningen av de valenselektroner som deltar i bindningsbildningen samt de som inte gör det. Pinnar eller raka linjer representerar bindningarna. Medan prickarna representerar de icke-bindande elektronerna. Lewis-teorin bygger på oktettregeln, som säger att en atom ska ha åtta elektroner i sitt yttre skal för att vara stabil.
För Lewisstrukturen för CCl4 ska vi först beräkna de totala valenceelektronerna.
Kol har fyra valenceelektroner och varje kloratom har sju valenceelektroner. Eftersom det finns fyra klormolekyler beräknar vi antalet valenceelektroner i enlighet med detta.
= 4 + (4*7)
= 4 + 28
= 32 valenceelektroner
Alla fyra valenceelektroner hos kolet deltar i bindningsbildningen. På samma sätt deltar en enda elektron från varje kloratom i bindningsbildningen. Totalt 8 elektroner bildar bindningarna medan andra är icke-bindande elektronpar.
=32-8
=24
Det finns alltså totalt 24 icke-bindande eller 12 ensamma elektronpar i CCl4. Fyra linjer i strukturen representerar fyra bindningar medan prickarna runt kloratomen representerar valenselektroner. Varje kloratom har sex valenceelektroner efter att bindningarna har bildats.
Hybridisering
Hybridisering är viktig för att förstå föreningens molekylära geometri. När två eller flera orbitaler hybridiserar kallas orbitalerna för hybridorbitaler. Dessa orbitaler bildas när det sker bindningsbildningar i föreningen.
För denna förening finns det fyra kovalenta bindningar mellan den centrala kolatomen och fyra kloratomer. Eftersom alla kolets valenselektroner är involverade i bindningsbildningen deltar alla atomens orbitaler i bildandet av hybridorbitaler. I detta hybridiserar en s-orbital och tre p-orbitaler hos kolatomen och bildar en sp3-hybridisering. Så hybridiseringen av koltetraklorid blir sp3 eftersom alla kolatomens orbitaler hybridiseras.
Molekylärgeometri
När vi väl känner till Lewisstrukturen och hybridiseringen av föreningen blir det lätt att förstå föreningens molekylära geometri. För denna förening är kolatomen i den centrala positionen och resten av kloratomerna är placerade runt den. Eftersom den centrala atomen har fyra bindningspar och sp3-hybridisering är molekylens form tetraedrisk.
Resten av alla icke-bindande elektroner är utspridda i strukturen. Det finns repulsiva krafter mellan de ensamma elektronparen. På grund av denna repulsionskraft tenderar de ensamma paren att gå långt ifrån varandra i planet. Bindningsvinkeln mellan dessa ensamstående elektronpar är 109,8 grader. Ett annat sätt att känna till molekylgeometrin är att använda VSEPR-teorin som också säger att formen på denna molekyl är tetraedrisk.
Polaritet
Polariteten hos en förening beror på dess molekylgeometri. När de bindande och icke-bindande paren är arrangerade i planet finns det ett visst dipolmoment mellan dem vilket gör molekylen polär. Arrangemanget av de ensamstående paren och formen på CCl4 är sådan att elektronparens dipolmoment upphävs. På grund av detta observeras ingen polaritet i koltetraklorid. CCl4 är alltså opolär. Denna polaritetsegenskap hos föreningen beror på den symmetriska fördelningen av de icke-bindande elektronparen i planet.
Slutanmärkningar
För att sammanfatta denna artikel kan man säga att koltetraklorid har totalt 32 valenselektroner av vilka 8 elektroner deltar i bindningsbildningen. De övriga 28 elektronerna är icke-bindningselektroner. Kolet kompletterar sin oktett genom att bilda bindningar med fyra kloratomer. Hybridiseringen av CCl4 är sp3 och har en tetraederform. Bindningsvinkeln är 109,8 grader mellan de ensamma elektronparen och den är opolär.