AlCl4- Lewis-structuur, geometrie: 9 feiten die u moet weten.

by

In dit artikel gaan we kijken naar de structuur van alcl4-lewis en enkele belangrijke feiten hierover.

Lewis-structuur of Lewis-puntstructuur is een eenvoudige weergave van de elektronische structuur van een molecuul die informeert over het aantal gevormde bindingen, het aantal bindingsparen dat nodig is om aan de octetregel te voldoen en beschikbare eenzame paren. Deze methode voor het tekenen van een molecuul helpt bij het eenvoudig weergeven van een molecuul door de structuur of vorm ervan te raden.

 Een atoom heeft altijd de neiging om 8 elektronen om zich heen te rangschikken om een ​​stabiele of een edelgasconfiguratie te verkrijgen, met enkele uitzonderingen zoals wanneer een molecuul elektronendeficiënt is; wanneer het een oneven aantal elektronen heeft; of moleculen met extra elektronen in hun valentieschillen. bijv. BH3,SF6,NEE enz.

Methoden om een ​​te tekenen Lewis-structuur : 

  • Tel eerst het totale aantal valentieschilelektronen dat voor elk atoom beschikbaar is.
  • Kies het minst elektronegatieve atoom als het centrale atoom en teken de resterende atomen rond het centrale atoom en begin met het vormen van een covalente binding (een binding vereist twee elektronen). Een atoom zal altijd proberen zijn octet te vervullen of indien nodig zijn octet uit te breiden. 
  • De resterende elektronen die geen covalente binding vormen, blijven als een eenzaam elektronenpaar.

Opmerking: Elementen met uitgebreide valentieshells zoals 3D-elementen, kunnen de octetregel overschrijden, zoals SF6 , PF5  of elementen met minder valentie-elektronen kunnen een onvolledig octet hebben zoals H2 .

alcl4-lewis structuur
AlCl4-Lewis-structuur van Wikipedia

Lewis-structuur van AlCl4- :

Aluminium behoort tot de 13e groep en de 3e periode. Het heeft 3 valentie-elektronen, met een lege 3D-schil die indien nodig zijn octet kan uitbreiden (maar niet vanwege sterische belemmering.) Het heeft 4 Cl-atomen met elektronegativiteit 3.16 en Al met elektronegativiteit 1.61, kies daarom Al als de centrale atoom. Het heeft in totaal 32 valentie-elektronen van 4 Cl-atomen, 1 Al-atoom en een negatief aanval. Tekenen een covalente binding tussen elk atoom met het centrale atoom om het octet te vervullen. Daarbij krijgen we 12 eenzame elektronenparen, elk 3 op de omringende atomen. Het octet van elk atoom is gevuld, waardoor de octetregel niet wordt geschonden.

alc4 1

Formele lading van AlCl4- :

Het gaat in op de hypothetische lading die een atoom in een molecuul verwerft als de elektronenparen gelijkelijk tussen de atomen worden verdeeld om de valentie ervan volledig te vullen.

Over het algemeen kan formele lading wiskundig worden berekend met de formule:

Formele lading = (Aantal valentie-elektronen in een vrij atoom van het element) – (Aantal ongedeelde elektronen op het atoom) – (Aantal bindingen aan het atoom)

Bovendien, lading op het molecuul = som van alle formele ladingen.

Formele lading van Al-atoom = 3-0-4 = -1

Formele lading van Cl-atoom = 7-6-1= 0

Omdat alle chlooratomen equivalent zijn, kennen we 0 formele lading toe aan alle Cl-atomen (wat betekent dat ze neutraal zijn)    

alc4 2

Resonantiestructuur van AlCl4- :

Aluminium heeft een valentieschaalconfiguratie 3s2 3p1 . Het vertoont over het algemeen een covalentie van 3 die werkt als een Lewis-zuur, maar het kan extra elektronen opnemen in zijn lege 3d-orbitaal en twee 3p-subschillen, waardoor de covalentie wordt uitgebreid tot 8. Al heeft echter een kleine afmeting die sterische hinder veroorzaakt met grotere covalentie.

Daarom houdt het vast aan zijn minimale covalentie van 3 en als een extra elektron wordt geleverd door een donor, kan het zijn covalentie uitbreiden tot 6. In ons geval van tetrachlooraluminaat breidt het zijn covalentie uit tot 4. Daarom vormt het geen dubbele of driedubbele bindingen als gevolg van sterische hindering. Alle 4 de resonantiestructuren zijn equivalent, wat hieronder wordt weergegeven:

  Deze vorm is de meest stabiele oriëntatie van AlCl4- . De `pijl' is de coördinaat/datiefbinding.

  Opmerking: Datieve of coördinaatbindingen worden gevormd door twee elektronen covalent door een atoom te delen met het dichtstbijzijnde naburige atoom. 

alc4 3

AlCl4-  valentie-elektronen, bindingsparen en eenzame elektronenparen:

Het heeft in totaal 32 valentie-elektronen. 

Het heeft 4 bindingsparen (die hier wordt gevormd door een enkele covalente binding) en 12 totale eenzame elektronenparen (die niet hebben deelgenomen aan de vorming van bindingen). 

Opmerking: in de eigenlijke zin van chemie is er een coördinaatbindingsvorming tussen AlCl3 en Cl- (elektronenparen die volledig worden gedeeld door chloride-ionen, een soort covalente binding).

Hybridisatie, vorm en hoek van AlCl4- :

Er is een eenvoudige regel of vergelijking die moet worden gevolgd om de hybridisatie van moleculen heel snel te achterhalen. 

Hybridisatie van een molecuul = (Valentie-elektronen van het centrale atoom + Aantal eenwaardige atomen gehecht aan het centrale atoom + Negatieve lading op het molecuul – Positieve lading op het molecuul)/2

Hier, AlCl4- hybridisatie = (3+4+1)/2 = 4 dwz sp3

Het is een tetraëdrische structuur en niet vierkant vlak als aardalkalimetalen vertonen niet noodzakelijk de vorming van vierkante planaire complexen omdat ze niet bijdragen aan de algehele CFSE-waarde.

Het heeft sp3 hybridisatie met tetraëdrische geometrie en bindingshoek van 109'5" . Het heeft 4 enkele bindingen met een bindingslengte van Al-Cl rond de 2.06-2.08 armstrong.

alc4 5
moleculeTetrachlooraluminaat, AlCl4-
TypePolyatomisch ion
hybridisatiesp3
VormTetraëdrische
Bond hoek:109'5”
Bond en eenzame paren4, 12

Is AlCl4-  stal? 

Ja, AlCl4-   ion blijkt stabiel te zijn. Het heeft een hoge thermische stabiliteit, een hoog geleidingsvermogen en een laag smeltpunt, waardoor het een uitstekende keuze is voor verder onderzoek en onderzoek. Het heeft zijn octet compleet waardoor het een stabiele verbinding is.

Opmerking: vorming van AlCl4- – Als AlCl3 heeft een lege p-orbitaal die een ander elektron kan accepteren om zijn octet te voltooien, het reageert gemakkelijk met een chloride-ion om een ​​stabieler ionisch molecuul te vormen. Ze worden ook waargenomen als een tussensoort tijdens veel organische reacties zoals Friedel Crafts-alkylering, acylering enz.

Is AlCl4-  ionisch of covalent?

Tetrachlooraluminaat is een covalent molecuul. Het is een polyatomair anion waar een chloride-ion deelt twee elektronen door een covalent gecoördineerde binding aan AlCl3(covalent)) . 

Opmerking: Een polyatomair anion met een metaalkation levert een ionische verbinding op.

Gebruik van AlCl4- :

  1. Vanwege de thermische stabiliteit, het lage smeltpunt en de lage dampdruk wordt het veel gebruikt als een ionische elektrolyt voor redoxreacties en chemische reacties.
  2. Het wordt gebruikt bij oplosmiddelextractie, organische katalysereactie, in Al dual-ion-batterijen.
  3.  Ze worden gebruikt in batterijen

Conclusie :

AlCl4- of tetrachlooraluminaat is een sp3 gehybridiseerd polyatomisch molecuul met tetraëdrische geometrie met 4 bindingsparen en 12 eenzame paren, dat veel wordt gebruikt voor commerciële en industriële doeleinden.

Lees ook: