FeCl3 Lewis-structuur, kenmerken: 13 feiten die u moet weten

by

Laten we het in dit artikel hebben over de FeCl3-lewisstructuur en 13 belangrijke karakteristieke kenmerken van FeCl3.

FeCl3 is de chemische formule van ijzerchloride. Het centrale Fe bevindt zich hier in een oxidatietoestand van +3. Dus de Fe wordt ferric genoemd. Cl is hier niet als tegenion aanwezig, het werkt hier ook als een ligand, omdat FeCl3 een coördinatieverbinding is in plaats van een covalent molecuul. Het heeft dus verschillende coördinatie-eigenschappen samen met covalente eigenschappen. De moleculaire vorm is trigonaal vlak, maar in de coördinatiechemie neemt het een octaëdrische geometrie aan, de lege plaats is gevuld met een watermolecuul waardoor ijzerchloride als een kristalvorm bestaat.

Cl werkt hier als een zwak geordend ligand, dus er bestaan ​​​​geen elektronen in d-orbitaal als gepaarde vorm. Het is een complex met een hoge spin. Fe(III) is ad5 systeem en alle elektronen bestaan ​​alleen in een enkele spin zonder gepaarde vorm. FeCl3-molecuul kan volledig worden geïoniseerd door ladingsscheiding van ijzer en chloride.

1. Hoe een FeCl3-lewisstructuur te tekenen?

Tekening van Lewis-structuur van de coördinatieverbinding is erg moeilijk omdat het niet de algemene regel van het covalente molecuul volgt. Omdat dit een coördinatiemolecuul is en er enige coördinatie-eigenschap in zit. Lewis-puntstructuur kan ons een goed beeld geven van de moleculaire vorm, valentie-elektronen, enz. Er zijn een paar stappen in de tekening van de lewis dot structuur.

FeCl3 lewis-structuur
FeCl3 Lewis-structuur

Stap 1– Eerst tellen we de valentie d-elektronen voor Fe en p-elektronen voor Cl-atomen en bij elkaar opgeteld. In de FeCl3 lewis structuur, de valentie-elektronen voor Fe zijn 5 omdat het zich in een +3 oxidatietoestand bevindt, en alle elektronen van alleen de d-orbitaal, voor drie Cl-atomen is 7 * 3 = 21. Dus de totale valentie-elektronen zijn 5 + 21 = 26.

Stap 2 - Omdat het een coördinatieverbinding is, zal FeCl3 de 18-elektronenregel volgen, het is als de octetregel van een coördinatiemolecuul. De elektronen die nodig zijn voor de FeCl3-lewis-stipstructuur zullen 8 + (3*8) = 32 zijn omdat de octetregel 8 elektronen in de valentieschil voor elk atoom vereiste. De beschikbare valentie-elektronen zijn 26 van de vorige berekening die we krijgen. Nu zijn de vereiste elektronen (32-26) = 6 elektronen en het minimumaantal bindingen dat nodig is om alle vier de atomen in dit molecuul te verbinden, is 6/2 = 3 bindingen.

Stap 3– Nu tijd om het centrale atoom te kiezen. Fe is hier het centrale atoom omdat het een elektropositief metaal is en de grootte ervan relatief groot is. Omdat Fe een overgangsmetaal is en metaal elektro-positiviteit vertoont waarbij Cl van de halogeengroep is en het meer elektronegativiteit heeft.

Stap 4 – Verbind alle atomen met het centrale atoom Fe via het minimaal vereiste aantal enkelvoudige bindingen, namelijk drie. Fe maakt dus drie enkelvoudige bindingen met drie Cl-atomen van zijn d-orbitale elektronen.

Stap 5- Bereken nu het aantal eenzame paren en hun positie ervan. Fe is een groep d element en het is +3 oxidatietoestand in FeCl3 dus het is ad5 systeem, en alle vijf elektronen zijn aanwezig in de vijf subsets van de d-orbitaal, dus het heeft geen eenzame paren. Cl behoort tot de halogeenfamilie, het is ook groep 17th element en het heeft zeven elektronen in zijn valentieschil en slechts één elektron is betrokken bij de vorming van de binding, dus de overige zes elektronen worden toegewezen als drie paar eenzame paren. Drie Cl-atomen bevatten drie paar eenzame paren.

2. FeCl3 Lewis-structuurvorm:

De vorm van een coördinatiemolecuul hangt af van het coördinatiegetal van het centrale metaalatoom. De structuur kan variëren, omdat sommige metalen centra hun coördinatiegetal kunnen uitbreiden. Maar in het covalente molecuul hangt het af van de VSEPR-theorie.

beeld 157
FeCl3-vorm

In FeCl3 lewis structuur, Fe is +3 oxidatietoestand, dus het heeft 5 d-elektronen en dit zijn de valentie-elektronen voor Fe(III). Nu dragen drie Cl-atomen elk één elektron bij, en alle drie dragen drie elektronen bij. Nu tellen de totale elektronen voor de FeCl3 lewis structuur zal 5+3 =8 elektronen zijn. Volgens de VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Theory) is het molecuul AX3 neemt een tetraëdrische geometrie aan met een eenzaam paar boven het centrale atoom als het aantal elektronen 8 zal zijn. Nogmaals, uit de coördinatiechemie zal het molecuul tetraëdrisch zijn als het coördinatiegetal 4 zal zijn.

Maar hier is het scenario anders. Noch het coördinatiegetal van Fe(III) is 4 en het bevat ook geen eenzame paren. Dus de vorm wordt bepaald door de omringende atomen en er zijn drie omringende atomen aanwezig en de best aanvaardbare vorm zal trigonaal vlak zijn.

3. FeCl3-valentie-elektronen

Hoewel FeCl3 een coördinatieverbinding is, heeft het ook valentie-elektronen. Fe en Cl hebben afzonderlijk een bepaald aantal valentie-elektronen. Er zullen enkele elektronen aanwezig zijn in de buitenste orbitaal of valentie-orbitaal van Fe- en Cl-atomen.

beeld 158
FeCl3-valentie-elektronen

IJzer is een element uit de 4e periode. Het is ook een ad block-element, wat betekent dat de buitenste orbitaal van Fe de d-orbitaal is. In de FeCl3-lewisstructuur is Fe +3 oxidatietoestand, dus de elektronische configuratie wordt 3d5. Het heeft dus vijf elektronen in zijn d-orbitaal. D heeft vijf subsets en Cl is een zwak veldligand. Elke deelverzameling bevat dus één ongepaard elektron. Dus ijzer heeft vijf valentie-elektronen.

Nu voor Cl, het behoort tot de halogeenfamilie die groep 17 . isth element. Het heeft dus natuurlijk zeven elektronen in de valentieschil. Drie Cl-atomen hebben 3*7 =21 valentie-elektronen.

Dus het totale aantal valentie-elektronen in de FeCl3 lewis structuur is 5+21=26 elektronen.

4. FeCl3 lewis structuur formele lading

Elk molecuul heeft een formele lading, misschien is de waarde nul voor een neutraal covalent molecuul, maar er is enige waarde boven een bepaald ion als dat ion een ionisch karakter heeft. Zelfs in coördinatie laat het molecuul ook de formele lading zien.

De formule die we kunnen gebruiken om de formele lading van een covalent of coördinatiemolecuul te berekenen, is:

FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp

waar nrv is het aantal elektronen in de valentieschil of buitenste orbitaal, Nlp is het aantal elektronen in het eenzame paar, en Nbp  is het totale aantal elektronen dat alleen bij de vorming van de binding is betrokken.

Bedenk dat we altijd dezelfde elektronegativiteit voor atomen beschouwen om de formele lading van een molecuul te berekenen.

In de FeCl3 lewis structuur, moeten we de formele lading apart berekenen voor Fe en Cl.

De formele lading over Fe is, 6-0-(6/2) =+3

IJzer heeft een 3d6 systeem in overgangsmetaal veroorzaken 4s-elektronen die we niet kunnen beschouwen vanwege sterke ionisatie-energie.

De formele lading over Cl is, 7-6-(2/2) = 0

Dit resultaat houdt in dat Fe zich in een oxidatietoestand van +3 bevindt, wat betekent dat het een +3 lading heeft en dat de formele lading ook Fe hier +3 is.

We kunnen dus concluderen dat formele lading ook de ionische aard of hoeveelheid lading van elk afzonderlijk atoom in een bepaald molecuul voorspelt.

5. FeCl3 lewis-structuurhoek:

In een covalent molecuul hangt de bindingshoek af van de VSEPR-theorie of hybridisatiewaarde, maar in de coördinatieverbinding hangt de bindingshoek af van het coördinatiegetal van een centraal metaalatoom of verschillende liganden die daarin aanwezig zijn.

beeld 159
FeCl3-bindingshoek

In de FeCl3-lewisstructuur zijn er drie liganden die het Fe-centrum omringen. Dus de geometrie volgens één metaalcentrum en drie omringende liganden zal trigonaal vlak zijn, is perfect. Alle liganden hebben hetzelfde en equivalent, dus het is niet nodig om hun positie aan te passen door de bindingshoek te veranderen. We weten dat de bindingshoek van een trigonale vlakke geometrievorm 120 . is0.

Dus hier wordt verwacht dat de Cl-Fe-Cl-bindingshoek 120 . is0. De eenzame paren boven Cl zijn hier geen problematische situatie, dus de afwijking van de bindingshoek is niet nodig. Nogmaals, Cl is een zwak geordend ligand, dus Fe is hier een hoge spin en de geometrie en bindingshoek worden uitsluitend bepaald vanaf de ligandplaats en de bindingshoek is 1200.

6. FeCl3 lewis structuur octet regel

Elk atoom zal de octetregel volgen en proberen zijn valentieschil te voltooien na de bindingsvorming in een covalent molecuul. Maar in coördinatie zal de verbinding de 18 elektronen-regel volgen. Het is als de octetregel van het organometaalcomplex.

beeld 160
FeCl3-octet

In de FeCl3-lewisstructuur is Cl halogeen, dus het heeft zijn octet voltooid door één elektron in zijn valentieschil te accepteren, omdat het al zeven elektronen bevat. Tijdens de bindingsvorming met Fe delen één elektron van Cl en één d-elektron van Fe-site een covalente of coördinatiebinding. Zo voltooit het Cl-atoom zijn octet.

Maar in het geval van Fe is het een ad block-overgangselement, dus het zou de 18-elektronenregel moeten volgen in plaats van een octet. In de FeCl3-lewisstructuur bevindt Fe zich in een oxidatietoestand van +3, dus het heeft 5 d-elektronen in zijn valentieschil en accepteert nog 3 elektronen van drie Cl-atomen via delen om zijn octet te voltooien. Fe heeft 26 elektronen en afgetrokken van 18 elektronen heeft het 8 elektronen en zo kan het zijn octet voltooien.

7. FeCl3 lewis structuur eenzame paren

In de FeCl3-lewisstructuur zijn er alleen aanwezige eenzame paren over slechts 3 Cl-atomen. Fe bevat geen enkel paar. De valentie-elektronen van Fe zijn 4s-orbitaal en na bindingsvorming namen de elektronen van d-orbitaal niet deel aan de valentieschil.

beeld 161
FeCl3 alleenstaande paren

Zijnde halogeen Cl behoort tot groep 17th. Het heeft dus zeven elektronen in de buitenste 3s- en 3p-orbitalen. Maar na de vorming van de binding zijn er zes elektronen aanwezig en ze bestaan ​​​​als drie paar eenzame paren (één in 3s-orbitaal en de andere twee in 3p-orbitaal).

Maar in het geval van Fe is de buitenste orbitaal 4s, maar in Fe(III) is de valentieschil 3d, waar vijf elektronen aanwezig zijn in vijf verschillende subsets. Na de bindingsvorming met drie Cl-atomen rusten twee elektronen niet in paren vanwege de hogere uitwisselingsenergie van de 3D-orbitaal, dus Fe bevat geen eenzame paren.

8. FeCl3 lewis structuurresonantie

Voor resonantie hebben we het elektronenrijke centrum nodig of een atoom dat meer elektronenwolken bevat die kunnen worden gedelokaliseerd in verschillende skeletten van dat specifieke molecuul. Beide zijn afwezig in het geval van FeCl3 lewis structuur.

In de FeCl3 lewis structuur, Fe is d-blokmetaal, dus het heeft een positieve lading, dus het heeft geen elektronendichtheid. Nogmaals, Cl is meer elektronegatief, dus het kan de elektronendichtheid ervan niet vrijgeven. Er treedt dus geen resonantie op in het FeCl3 lewis structuur.

9. FeCl3-hybridisatie

Voor elk coördinatiemolecuul is het erg moeilijk om de staat van hybridisatie te achterhalen. Omdat ze in strijd zijn met de valentiebandtheorie. Dus we kunnen de hybridisatie van zo'n verbinding niet achterhalen.

Maar als we zijn vorm beschouwen, zodat het kan zeggen dat als het een trigonale vlakke structuur aanneemt, het sp . zou moeten zijn2 gehybridiseerd. Maar Fe is een 3D-element, dus het heeft geen 3s-orbitale vormbindingsvorming. We beschouwen hier dus de orbitaal 4s en 4p.

Als we de typische formule gebruiken voor de berekening van hybridisatie, H = 0.5 (V+M-C+A),

H = ½(3+3+0+0) =3 (sp2), Fe heeft drie elektronen behalve vijf elektronen uit de d-orbitaal en drie Cl-atomen zijn aanwezig. Uit de VSEPR-theorie als het aantal orbitalen gemengd in hybridisatie 3 is, dan is het sp2 gehybridiseerd.

Omdat hier 4s- en 4p-orbitalen bij betrokken zijn, wordt dit het buitenste orbitaalcomplex genoemd.

Laat ons de hybridisatie van de FeCl3-lewisstructuur tekenen en begrijpen.

beeld 162
FeCl3-hybridisatie

Dus uit het kaderdiagram kunnen we zeggen dat de s- en p-orbitalen die betrokken zijn bij de hybridisatie 4s en 4p zijn, en buitenste elektronen dragen alleen bij, dus het complex is de buitenste orbitaal complex.

10. FeCl3-oplosbaarheid

Fecle3 is oplosbaar in de volgende oplossing,

  • Water
  • ethanol
  • methanol
  • Aceton
  • diethyl ether

11. Is FeCl3 ionisch?

Ja, FeCl3 is een ionisch molecuul, omdat het een coördinatieverbinding is, maar het kan worden geïoniseerd als Fe3+ en Cl-. Dus FeCl3 lewis structuur is een ionenmolecuul.

12. Is FeCl3 zuur of basisch?

FeCl3 is een goede Lewis zuur. In de FeCl3-lewisstructuur kunnen we zien dat Fe de oxidatietoestand van +3 is en dat het vijf elektronen in de d-orbitaal heeft en dat het hoogste aantal elektronen dat door de d-orbitaal wordt verzameld 10 is. Het kan dus elektronen in zijn d-orbitaal accepteren, dus het werkt als lewiszuur.

13. Is Fecl3 polair of niet-polair?

FeCl3 is een polair molecuul. De meeste ionische moleculen zullen polair zijn en FeCl3 is ionisch, dus het heeft polariteit. Het elektronegativiteitsverschil tussen Fe en Cl is erg hoog, dus er wordt een dipoolmoment gegenereerd en het wordt polair.

14. Is FeCl3 tetraëdrisch?

Nee, FeCl3 is niet tetraëdrisch, omdat er geen eenzame paren zijn in het Fe-centrum. Het is een trigonale vlakke vorm.

15. Is FeCl3 lineair?

Nee, FeCl3 is niet lineair, het is een trigonale vlakke vorm. In het roosterkristal is het octaëdrisch.

Conclusie

FeCl3 is een coördinatieverbinding in plaats van een covalent molecuul. Het heeft een coördinatie-eigenschap en Cl is hier geen tegenion, het is een zwak gevijlde ligand, dus het maakt de binding met een hogere oxidatietoestand van Fe zoals Fe (III).

Lees ook: