AsF3-Lewis-Struktur, Geometrie, Hybridisierung: 5 Schritte (gelöst)

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Arsentrifluorid (AsF3) hat ein zentrales Arsenatom (As) mit fünf Valenzelektronen, das an drei Fluoratome (F) gebunden ist, die jeweils sieben Valenzelektronen beisteuern. Die Lewis-Struktur zeigt drei einzelne As-F-Bindungen und ein freies Elektronenpaar am As-Atom mit 5 Valenzelektronen. AsF7 weist eine trigonal-pyramidale Geometrie mit Bindungswinkeln von etwas weniger als 26° aufgrund des freien Elektronenpaars am Arsen auf, was auf eine sp³-Hybridisierung hinweist. Die As-F-Bindungen sind aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds polar (As: 3, F: 109.5) und tragen zur Gesamtpolarität des Moleküls bei. Diese Struktur beeinflusst seine Reaktivität und Verwendung in der chemischen Synthese.

Arsentrifluorid ist hauptsächlich eine gasförmige Verbindung, kommt aber auch in festem Zustand vor. Es ist pyramidal strukturiert mit einem Bindungswinkel (F-As-F) von 96.20 und die As-F-Bindungslänge beträgt 170.6 pm. Arsen ist sp3 in AsF hybridisiert3 Molekül, in dem drei Bindungspaare und ein einsames Paar vorhanden sind.

AsF3-Lewis-Struktur
AsF3-Lewis-Struktur

Konzentrieren wir uns auf die folgenden Themen zu Arsentrifluorid.

Wie zeichnet man AsF3 Lewis-Struktur?

Zu kennen den Prozess des Zeichnens einer Lewis-Struktur, zuerst müssen Sie wissen, was die Lewis-Struktur ist. Es ist im Grunde eine strukturelle Darstellung eines Moleküls, bei der die nichtbindenden Elektronen um die jeweiligen beteiligten Atome in der Lewis-Struktur herum gezeigt werden.

  1. Bestimmung des Valenzelektrons: In diesem Molekül ist AsF3, Zentralatom, Arsen und Substituentenatome Fluor haben drei bzw. fünf Elektronen in ihrer äußersten Schale.
  2. Bestimmung der Bindungselektronen: In dieser Molekülart sind insgesamt drei kovalente Bindungen vorhanden. An der Bindung sind also (3×2 = 6) Elektronen beteiligt.
  3. Herausfinden der nichtbindenden Elektronen:  Arsen hat zwei nichtbindende Elektronen und Fluor hat insgesamt fünf Elektronen als nichtgebunden.
asf3 Lewis-Struktur
AsF3 Lewis-Struktur

AsF3 Lewis-Strukturform

Form und Struktur eines Moleküls sind fast zwei ähnliche Wörter, nur wenn keine Abstoßung zwischen Bindungspaar und Einzelpaar vorhanden ist. Die geometrische Struktur hängt nur von der Hybridisierung des Zentralatoms ab, aber die Form eines Moleküls hängt von den folgenden Parametern ab:

  1. Hybridisation
  2. Abstoßung mit einsamen Paaren und Bindungspaaren.

Die Abstoßung zwischen Bindungspaar und Einzelpaar kann drei Arten sein:

  • Einsames Paar - Abstoßung des einsamen Paares
  • Bindungspaar-Bindungspaar-Abstoßung
  • einsames Paar-Bindungspaar-Abstoßung

Die aufsteigende Ordnung des obigen Abstoßungsfaktors ist-

Bindungspaar – Bindungspaar-Abstoßung < Einzelpaar – Bindungspaar-Abstoßung < Einzelpaar – Einzelpaar-Abstoßung.

In AsF3, Arsen und Fluor haben fünf und sieben Elektronen in ihrer jeweiligen Volantschale oder äußersten Schale. Die Valenzschalen-Elektronenkonfiguration von As und F ist 2s2 2p3 und 2s2 2p5. Unter diesen fünf Arsenelektronen nehmen drei Elektronen an der Bildung kovalenter Bindungen mit drei Fluoratomen teil. Der Rest der beiden Valenzelektronen bleibt ungebunden.

Diese beiden Einzelelektronen werden von den Bindungselektronen abgestoßen. Da es nur ein einsames Paar gibt, ist die Abstoßung von einsamen Elektronenpaaren für dieses Molekül unbedeutend.

Für diese Bindungspaar-Bindungspaar-Abstoßung und Einzelpaar-Bindungspaar-Abstoßung wird dieses Molekül von seiner tatsächlichen geometrischen Struktur (Tetraeder) abgewichen und zeigt eine trigonale Pyramidenstruktur mit drei Bindungspaaren und einem Einzelpaar am Zentralatom, Arsen.

AsF3 Formale Ladung der Lewis-Struktur

Die Berechnung der formalen Ladung jedes Atoms in einem Molekül ist in der Chemie von großer Bedeutung, da sie dabei hilft, die stabilsten zu ermitteln Lewis-Struktur. Die strukturelle Darstellung mit einer maximalen Anzahl von Null formaler Ladung ihrer jeweiligen Atome wird die stabilste Lewis-Struktur sein.

  • Formelle Ladung = Gesamtzahl der Valenzelektronen – Anzahl der Elektronen, die ungebunden bleiben – (Anzahl der an der Bindungsbildung beteiligten Elektronen/2)
  • Formelladung Arsen (As): 5 – 2 – (6/2) = 0
  • Formale Ladung von Fluor (F) = 7 – 6 – (2/2) = 0

Aus der formalen Gebührenberechnung geht hervor, dass AsF3 ist ein völlig neutrales Molekül ohne Ladung.

AsF3 Lewis-Strukturwinkel

Winkel bezeichnet im Grunde den Winkel zwischen zwei Bindungen. Der Bindungswinkel hängt im Allgemeinen von den beiden Faktoren ab. Sie sind-

  1. Hybridisation
  2. Abstoßung

In diesem Molekül ist die Hybridisierung des Zentralatoms sp3. Somit sollte der ideale Bindungswinkel 109.5 betragen0. Aber aufgrund des Vorhandenseins der Abstoßung von Einzelpaaren und Bindungspaaren ist AsF3 von seinem tatsächlichen Bindungswinkel abweicht und den Winkel (96.20) weniger als die tatsächliche. Aufgrund des Vorherrschens der Abstoßung zwischen Einzelpaar und Bindungspaar gegenüber der Abstoßung zwischen Bindungspaar und Bindungspaar wird der tatsächliche Bindungswinkel kleiner als der ideale Bindungswinkel.

AsF3 Lewis-Struktur-Oktett-Regel

Die Oktettregel wird in der Chemie als eine sehr wichtige Regel definiert, in der jedes Molekül in seiner äußersten Schale die Elektronenkonfiguration haben sollte, die es der nächsten Edelgas-Valanzschalen-Elektronenkonfiguration im Periodensystem ähnelt.

In diesem Molekül Arsentrifluorid hat Arsen fünf Valenzschalenelektronen. Nach Bindungsbildung mit drei Fluoratomen erhält Arsen drei weitere Elektronen in seiner Valenzschale und dieser Elektronenkonfiguration passt zu seinem nächsten Edelgas Krypton, Kr (4s2 4p6). Somit wird für Arsen die Oktettregel befolgt.

Fluor erfüllt auch die Oktettregel. Es hat insgesamt sieben Valenzelektronen und nach Bindungsbildung mit Arsen erreicht es acht äußerste Schalenelektronen, was mit dem nächsten Edelgas Neon (2s2 2p6).

AsF3 Einsame Paare der Lewis-Struktur

Einzelpaare sind die äußersten Schalenelektronen, die keinen Beitrag zur Bindungsbildung mit anderen Molekülen leisten. Sie werden um die Atome im Molekül herum gezeigt Lewis-Struktur. Diese freien Elektronenpaare spielen eine bedeutende Rolle bei der Strukturbestimmung jedes Moleküls.

  • Nichtgebundenes Elektron = Gesamtzahl der Valenzelektronen – Anzahl der gebundenen Elektronen.
  • Nichtgebundene Elektronen von As: 5 – 3 = 2 oder ein freies Elektronenpaar.
  • Nichtgebundene Elektronen jedes Fluoratoms: 7 – 1 = 6 oder drei freie Elektronenpaare.

Somit ist die Gesamtzahl der nicht gebundenen Elektronen in AsF3 ist = [2+(6×3)] = 20

AsF3 Valenzelektronen

Valance-Schalenelektronen sind die äußersten Schalenelektronen eines Atoms. Sie sind am reaktivsten, da sie im Vergleich zu den anderen Elektronen der inneren Schale die geringste Anziehungskraft auf sie haben.

Arsen ist ein Element der Stickstoffgruppe. Es hat also fünf Elektronen in seiner Valance-Schale. Zwei davon im 4s-Orbital und der Rest der drei Elektronen im 4p-Orbital mit halbgefüllter Elektronenkonfiguration.

Fluor ist eine Halogenverbindung und alle Halogenverbindungen haben sieben Elektronen in ihrer jeweiligen Valenzschale. Zwei von ihnen befinden sich im 2s-Orbital und die restlichen fünf im 2p-Orbital.

AsF3 Hybridisation

Die Hybridisierung ist einer der wichtigsten Faktoren in der Chemie zur Bestimmung der Molekülform. Es entscheidet über die Form und den Bindungswinkel eines Moleküls, was in der folgenden Tabelle dargestellt ist.

Hybridisierung des Zentralatoms Struktur
spLinear
sp2Trigonal planar
sp3Tetraeder
sp3dTrigonale Bipyramide
sp3d2Oktaeder

In diesem Molekül ist Arsen sp3 hybridisiert. Die Hybridisierung von AsF3 wird unten gezeigt.

AsF3-Hybridisierung
AsF3 Hybridisation

Arsen hat drei Elektronen in seinem 4p-Orbital. Fluoratom teilt sein Valenzelektron mit Arsen und dieses sp3 Hybridisierung entsteht. Hybridisierung ist nichts anderes als das Mischen zweier Atomorbitale, um ein neues Hybridorbital zu erzeugen. In diesem sp3 Bei der Hybridisierung sind ein s- und drei p-Orbitale von Arsen beteiligt, und der Prozentsatz des s-Orbitals beträgt 25 und der p-Orbital 75. Aus der Hybridisierung können wir vorhersagen, dass dieses Molekül drei Bindungspaare mit einem freien Paar hat, wodurch das Molekül trigonal-pyramidal wird.

AsF3 Löslichkeit

Arsentrifluorid ist in verschiedenen Arten von anorganischen und organischen Lösungsmitteln wie Ether, Benzol und Ammoniaklösung löslich. Es wird in Wasser zersetzt. Es reagiert sehr stark mit Wasser.

Ist AsF3 sauer oder basisch?

AsF3 ist wegen des einsamen Arsenpaars ein mildes basisches Element. Arsen kann sein einsames Elektronenpaar leicht an jedes Atom mit Elektronenmangel abgeben, was eine der wichtigsten Eigenschaften einer Lewis-Base ist. Es kann keine Säure sein, weil es kein elektronenarmes Molekül ist, sondern ein elektronenreiches Molekül, das als Elektronenpaar-Donator und nicht als Akzeptor fungiert.

Ist AsF3 ionisch?

AsF3 ist definitiv keine ionische Verbindung. Es ist eine kovalente Verbindung. In diesem Molekül sind insgesamt drei kovalente Bindungen zwischen Arsen- und drei Fluoratomen vorhanden.

In diesem Molekül hat Arsen drei p-Elektronen und jedes der Fluoratome teilt sich ein Valenzelektron von sieben mit Arsen. Diese Elektronen werden geteilt oder vollständig von Fluor auf Arsen übertragen und die Elektronegativitätsdifferenz zwischen As und F ist auch nicht so hoch.

Um eine ionische Verbindung zu sein, sollte ein Atom Metall sein, aber in AsF3, Arsen ist ein Metalloid und Fluor ist ein Nichtmetall. Somit ist es eine kovalente Verbindung, keine ionische Verbindung.

Ist AsF3 polar oder unpolar?

Die Polarität eines Moleküls hängt von zwei Faktoren ab. Sie sind-

  1. Polarität der einzelnen Bindungen
  2. Orientierung der Bindung und der Atome.

In AsF3, Die As-F-Bindung ist aufgrund des kleinen Elektronegativitätsunterschieds zwischen ihnen relativ polar, und die Struktur dieses Moleküls ist trigonal-pyramidal. Ein Bindungsmoment kann also nicht durch eine andere Bindung aufgehoben werden.

All diese Gründe besagen also, dass AsF3 ist definitiv ein polares Molekül mit einem permanenten Dipolmoment.

Zusammenfassung

Das ausführliche Erklärung über Struktur, Bindungswinkel, Form und andere relevante Themen von AsF3 werden durch den obigen Artikel hervorgehoben. Wir können sehen, dass dieses Molekül eine trigonale Pyramidenstruktur mit einem Bindungswinkel von 96.2 aufweist0 und mit zwei und sechs nichtbindenden Elektronen auf Arsen bzw. Fluor.

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