Question

Matura - Chemia rozszerzona - Sprawdź się !!! - st. trudności 1*

Przy pomocy rachunku stosowanego w metodzie VSEPR określić symetrię kierunków orbitalnych, geometrię cząsteczki PCl₅ oraz przypisać jej typ hybrydyzacji. Koniecznie wyszczególnić dane i szukane.

Rozwiazanie przez moderatora oznacza automatyczne poddanie się opcji popraw/usuń.

Semper in altum

Answer 1

Wszystkie pary elektronoew na atomie centralnym są parami wiążącymi, czyli zgodnie z notacją przyjętą w metodzie VSEPR cząsteczka ma oznaczenie AX5. Ponadto występuje w tej cząsteczce nadmiar elektronów na atomie fosforu, które gromadzą się na podpowłoce d. Wzór strukturalny tej cząstezki przedstawiam w załączniku (a). Jak już napisałem wcześniej typ cząsteczki to AX5, przyjmuje ona kształt bipiramidy trygonalnej o kątach równych 90 i 120 stopni. Chlorek fosforu V zawiera 3 wiązania kowalencyjne pomiędzy atomami fosforu i chloru P-Cl w płaszczyźnie dolnej (ekwatorialnej) oraz jedno liniowe wiązanie chlor-fosfor-chlor, gdzie atomy chloru należą do płaszczynzy aksjonalnej (górnej).* Kształt prezentuje w załączniku (nie mam możliwości zrobienia tego na komputerze przy pomocy odpowiedniego programu, dlatego musi wystarczyć własnoręczny szkic(b). Jeżeli chodzi o typ hybrydyzacji to fosfor wsytępuje w tej cząsteczce w stanie wzbudzonym przedstawiam jego konfigurację elektronową w zapisie klatkowym w załączmiku (c). A zatem tworzeniu cząsteczki towarzyszy ujednolicenie orbitali z trzech różnych poziomów energetycznych, jest to hybrydyzacja typu dsp³.

 

 

Chcociaż nie doczytałem, że niezbędne są dane i szukanem, przedstawiłem bardziej opisową metodę, ale tutaj podstawiam do wzoru z wypisanym danymi i szukanymi:

Dane:

Lσ=5

n=5

m=5

Sukane:

Lp

 

Lp=Lσ+½[n- m]

Lp=5+¹/₂[5-5]

Lp=5

 

Liczba przestrzenna równa pięć, co odpowiada symetrii grup elektronowych bipiramidzie trygonalnej.

Lp - liczba przestrzenna

Lσ - liczba wiązań σ

n - liczba elektronów walencyhnych dla atomu centralnego

m - liczba elektronów walneyjnych, które barkują atomom ligandów do oktetu elektronowego

 

* Na podstawie: Repetytorium dla kandyadatów na akademie rolnicze, F. Karczyńśki i A. Smoczyńśka Warszawa 1988, wyd. PWN

Answer 2

Rozwiążemy na dwa sposoby, używając następujących oznaczeń i wzorów :

Lp - liczba przestrzenna ( też LH - liczba orbitali zhybrydyzowanych)

m - liczba wiązań sigma wytwarzanych przez atom centralny / liczba ligandów

n - liczba wolnych par elektronowych na atomie centralnym

V - liczba elektronów walencyjnych atomu centralnego

O - liczba elektronów potrzebnych do uzupełnienia dubletu lub oktetu ligandów

n = 1/2 ( V - O )

Lp = n - m

1) bez wzoru elektronowego :

dane :

n = 5, V = 5, O = 5

szukane :

m = ?, Lp = ?

rozwiązanie :

m = 1/2 ( 5 - 5 ) = 1/2 * 0 = 0

Lp = 5 + 0 = 5

Liczba przestrzenna wskazuje na hybrydyzacje sp³d oraz na symetrie kierunków orbitalnych odpowiadającą bipiramidzie trygonalnej. Po uwzględnieniu liczby wolnych par elektronowych na atomie centralnym, stwierdzamy, że geometria cząsteczki to bipiramida trygonalna.

2) ze wzorem elektronowym :

dane : ( ---> załącznik 1 )

szukane :

Lp = ?

rozwiązanie :

Lp = 5 + 0 = 5

Liczba przestrzenna wskazuje na hybrydyzacje sp³d oraz na symetrie kierunków orbitalnych odpowiadającą bipiramidzie trygonalnej. Po uwzględnieniu liczby wolnych par elektronowych na atomie centralnym, stwierdzamy, że geometria cząsteczki to bipiramida trygonalna.

Dodatkowo w załączniku drugim przedstawiam przybliżony kształt cząsteczki w oparciu o powyższe rozwiązania.

(-_-(-_-)-_-)