Dichlormethan, hauptsächlich als Methylenchlorid bezeichnet, ist ein polares organisches Lösungsmittel, das hauptsächlich in verschiedenen Arten von chemischen Forschungs- und Herstellungszwecken verwendet wird. Es ist eine sehr flüchtige Flüssigkeit. Die Molmasse von DCM beträgt 84.93 g/mol. Schmelzpunkt und Siedepunkt von CH2Cl2 sind -96.7 bzw. 39.6 Grad Celsius.
Dichlormethan (CH2Cl2) weist eine tetraedrische Molekülgeometrie mit Kohlenstoff (C) im Zentrum auf. Kohlenstoff mit 4 Valenzelektronen bildet zwei Einfachbindungen mit Wasserstoffatomen (H) und zwei mit Chloratomen (Cl). Jedes H trägt 1 Elektron bei und jedes Cl trägt 7 bei, was insgesamt 8 Bindungselektronen ergibt. Das Molekül ist aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds (C: 2.55, H: 2.20, Cl: 3.16) und der asymmetrischen Anordnung der Cl-Atome polar. Seine Bindungswinkel betragen etwa 109.5°, was typisch für tetraedrische Strukturen ist. Diese Anordnung beeinflusst seine physikalischen und chemischen Eigenschaften.
In diesem Artikel werden die Lewis-Struktur von CH2Cl2 und andere detaillierte Fakten kurz diskutiert.
CH2Cl2 Lewis-Struktur Molekulargeometrie
Die molekulare Geometrie jedes Moleküls kann mithilfe der VSEPR-Theorie (Valence Shell Electron Pair Repulsion) bestimmt werden. Die Hauptagenda zur Bestimmung der Struktur einer Verbindung mithilfe dieser VSEPR-Theorie besteht darin, dass die Atome oder Substituenten um das Zentralatom herum eine solche Anordnung annehmen die Abstoßung zwischen den Elektronen der Valenzschale ist minimal.
Aus der Analyse der VSEPR-Theorie kann geschlossen werden, dass CH2Cl2 besitzt eine tetraedrische molekulare Geometrie (methanähnliche Struktur), da das Kohlenstoffatom (Zentralatom) zwei verschiedene Arten von Atomen (zwei Wasserstoff und zwei Chlor) um sich herum hat.
CH2Cl2 Lewis-Struktur Valenzelektronen
Von dem Lewis-Struktur Wir können leicht die Anzahl der Bindungen und Einzelpaare an jedem Atom bestimmen und sicher sein, ob jedes Atom seine jeweilige Okter-Regel erfüllt oder nicht.
Valenzschalenelektronen jedes Atoms sollten zuerst berechnet werden, um die zu bestimmen Lewis-Punktstruktur eines beliebigen Moleküls.
Kohlenstoff hat sechs Elektronen. Unter diesen 6 Elektronen befinden sich 2 Elektronen in seinem 1s-Orbital und 2 Elektronen in seinem 2s-Orbital und der Rest der beiden Elektronen in seinem 2p-Orbital.
Die Gesamtzahl seiner Valenzschalenelektronen von Kohlenstoff beträgt 4. Daher benötigt Kohlenstoff vier weitere Elektronen, um sein Oktett zu erreichen (um acht Elektronen in seiner Valenzschale zu haben, die die äußerste Schale ist).
Wasserstoff hat die Ordnungszahl 1, daher hat jedes H 1 Elektron in seinem 1s-Orbital und benötigt 1 mehr, um Duplet zu erreichen (um 2 Elektronen in seiner Valenzschale zu haben), da das 1s-Orbtal nur zwei Elektronen haben kann.
Die Ordnungszahl von Chlor ist 17. 1s-Orbital enthält 2, 2s-Orbital 2 und 2p enthält 6 Elektronen. Der Rest der sieben Elektronen wird die 3s- bzw. 3p-Orbitale füllen. Das 3s-Orbital hat also zwei und das 3p-Orbital die letzten 5 Elektronen.
Die Gesamtzahl der Valenzschalenelektronen in Chlor beträgt 7, daher benötigt es 1 weiteres Elektron, um sein Oktett zu erfüllen.
CH2Cl2-Lewis-Struktur
In dieser CH2Cl2 Molekülkohlenstoff ist ein Zentralatom (es hat die höchste Bindungskapazität und es ist das kürzeste des Oktetts). Kohlenstoff benötigt 4 weitere Elektronen, um sein Oktett zu vervollständigen.
Zwei Wasserstoff- und zwei Chloratome teilen diese 4 Elektronen mit Kohlenstoff, um das Oktett zu erreichen.
Wasserstoff hat 1 Elektron in seinem 1s-Orbital und als Orbital
kann nur zwei Elektronen aufnehmen. Also Wasserstoff
kann nur Duplet (mit zwei Elektronen in seiner Valenzschale) statt Oktett erfüllen.
Kohlenstoff bildet eine Sigma-Bindung (Einfachbindung) mit zwei Wasserstoff- und Chloratomen, wie in der Lewis-Struktur gezeigt.
Es gibt keinen anderen Unterschied, der akzeptabel ist Lewis-Struktur für CH2Cl2. Das Verschieben der Chloratome erzeugt keine neue Struktur. Das liegt daran, dass das Molekül tatsächlich eine tetraedrische Form hat und nicht flach ist, wie es klassisch eingezeichnet ist Lewis-Struktur.
Folgt CH2Cl2 der Oktettregel?
Die Oktettregel besagt, dass ein Element in seinem Inneren von acht Elektroben umgeben ist Lewis-Struktur.
Analyse der Lewis-Struktur von CH2Cl2 ist klar, dass es die Oktettregel nicht verletzt.
CH2Cl2 Lewis-Struktur Einzelpaare
Dichlormethan hat ein Kohlenstoffatom, zwei Wasserstoff- und zwei Chloratome. In dem Lewis-Struktur von CH2Cl2 ist das Kohlenstoffatom das zentrale Atom, da es im Vergleich zu Wasserstoff- und Chloratomen die höchste Wertigkeit (vier) hat. Beide Chloratome haben jeweils drei freie Elektronenpaare und das Kohlenstoff- oder Wasserstoffatom hat keine freien Elektronenpaare.
CH2Cl2 Lewis-Struktur Valenzelektronen
Berechnen wir die Elektronen in der Valenzschale (Valenzelektronen) an jedem Atom (zwei Chlor, zwei Wasserstoff und ein Kohlenstoff).
Valenzelektronen im Kohlenstoffatom sind vier (2s2 2p2).
Valenzelektronen in jedem Wasserstoffatom ist eins ( 1s1).
Valenzelektronen in jedem Chloratom sind sieben ( 3s2 3p5).
Somit sind die gesamten Valenzelektronen in CH2Cl2 Molekül sind –
= 4 + (2 × 1) + ( 7 × 2)
= 20
CH2Cl2 formale Ladung der Lewis-Struktur
Formale Ladung eines beliebigen Atoms in einem beliebigen Molekül kann durch die unten angegebene Formel berechnet werden.
FC = V- N- (B/2)
FC= Formalladung N= Anzahl der nichtbindenden Valenzelektronen
V= Anzahl der Valenzelektronen
B= Gesamtzahl der gebundenen Elektronen.
Formelle Anklage auf Carbon
FC= 4-0-(8/2) [V=4 , N=0, B=8]
=(4-4) = 0
Formelle Anklage auf Chlor
FC= 7-6-(2/2) [V=7, N=6, B=2]
=(7-6-1) =0
Formelle Anklage auf Wasserstoff
FC= 1-0-(2/2) [V=1, N=0, B=2]
=(1-1) =0
Um mehr zu erfahren, folgen Sie bitte Beispiele für Dreifachbindungen: Detaillierte Einblicke und Fakten
CH2Cl2-Hybridisierung
Hybridisierung wird hauptsächlich als das Mischen von Orbitalen definiert, die in ihren Energien, Symmetrien und Formen vergleichbar sind. Dieses Phänomen ist eigentlich dazu geeignet, die Elektronen zu paaren und chemische Bindungen (Sigma, Pi) einzugehen.
Wenn zwei Moleküle daran teilnehmen Bindungsbildung Die Überlappung der Orbitale erfolgt aufgrund der gemeinsamen Nutzung von Elektronen. Diese überlappenden Orbitale werden als Hybridorbitale bezeichnet.
Aufgrund der unterschiedlichen Art der Orbitalüberlappung gibt es verschiedene Arten der Hybridisierung.
Betrachten wir die elektronische Grundzustandskonfiguration jedes Atoms im CH2Cl2-Molekül.
Kohlenstoff (C): 1 s2 2s2 2px1 2py1
Wasserstoff (H): 1s1
Chlor (Cl): 1s2 2s2 2p6 3s2 3px2 3py2 3pz1
Im angeregten Zustand von Kohlenstoff ist eines der 2s-Elektronen in das 2p-Orbital gesprungen; daher wird die elektronische Konfiguration (im angeregten Zustand) sein: 1s2 2s1 2p3. Also die 2s, 2px, 2py, 2pz Orbitale sind jetzt halb gefüllt.
Nun bilden diese vier Hybridorbitale zusammen vier identische sp3 Hybridorbitale (mit gleicher Energie). Jedes dieser 4 Orbitale hat ein Elektron und kann ein weiteres aufnehmen (die Kapazität jedes Orbitals kann maximal zwei Elektronen aufnehmen).
Zwei Elektronen kommen von jedem der beiden Wasserstoffatome und die restlichen zwei Elektronen kommen von jedem der Chloratome und bilden vier Einfach- oder Sigma-Bindungen.
Um mehr zu erfahren, folgen Sie bitte 15 Beispiele für koordinative kovalente Bindungen: Detaillierte Einblicke und Fakten
.
Bindungswinkel
Ein Bindungswinkel ist definiert als der Winkel zwischen zwei Bindungen oder drei Atomen, die die zwei Bindungen bilden. Die VSEPR-Theorie hilft, die molekulare Geometrie sowie den Bindungswinkel eines Moleküls zu bestimmen.
Es gibt einige Parameter, die bei der Zuordnung des Bindungswinkels helfen. Sie sind Bindungspaar – Bindungspaarabstoßung (bp-bp-Abstoßung), Einzelpaar – Einzelpaarabstoßung (lp-lp-Abstoßung), Bindungspaar – Einzelpaarabstoßung9 lp-bp-Abstoßung), Elektronegativität des Zentralatoms sowie des Substituenten Atome um das Zentralatom.
Aus molekularer Geometrie“ schließen wir daraus, dass CH2Cl2 hat eine tetraederähnliche Struktur, aber aufgrund des Vorhandenseins von zwei verschiedenen Arten von Substituenten (H und Cl) weicht sie leicht von der idealen tetraedrischen Struktur und dem idealen Bindungswinkel (109.50) wie Methan (CH4), da es vier gleiche Atome hat, die das zentrale Kohlenstoffatom umgeben.
Der Grund dafür, dass sie nicht die ideale tetraedrische Struktur haben, wird unten diskutiert.
Chlor ist das elektronegativste Atom, gefolgt von Kohlenstoff und dann Wasserstoff in diesem CH2Cl2 Molekül. Somit zieht Chlor die Elektronenpaare der C-Cl-Bindung im Vergleich zum Kohlenstoff stärker zu sich. Daher ist die Bindungspaar-Bindungspaar-Elektronenabstoßung in zwei C-Cl-Bindungen geringer als die Bindungspaar-Bindungspaar-Abstoßung in zwei CH-Bindungen, da die gebundenen Elektronen in der CH-Bindung in Richtung des Kohlenstoffatoms verschoben werden.
Daher der Bindungswinkel von 0.
Um mehr zu erfahren, folgen Sie bitte 4 Beispiele für unpolare kovalente Bindungen:
CH2Cl2 Lewis-Struktur-Dipol
Ein Dipolmoment tritt in jedem System auf, in dem es eine Trennung zwischen den Ladungen gibt.
Dipolmoment (mu) = Ladung × Kernabstand zwischen zwei Atomen.
Das Dipolmoment jedes Moleküls wird mit dem griechischen Buchstaben „mu“ (µ) bezeichnet und die Einheit des Dipolmoments ist debye.
Analyse der Struktur (Tetraeder) von CH2Cl2 Molekül wird geschlussfolgert, dass dieses Molekül ein Dipolmoment ungleich Null besitzt. In CH2Cl2 Das Dipolmoment von HH-Atomen und Cl-Cl-Atomen hebt sich nicht auf, da sie nicht in linearer Position sind (der Bindungswinkel zwischen ihnen beträgt nicht 180 0.
Wenn man die Anordnung der Moleküle um das Kohlenstoffatom herum untersucht, wird deutlich, dass das Bindungsdipolmoment zweier C-Cl-Bindungen den Dipol nicht voneinander aufheben kann. Aufgrund der unterschiedlichen Elektronegativität von Chlor und Kohlenstoff und Kohlenstoff und Wasserstoff entsteht a Netto-Dipolmoment ungleich Null (µ≠0) und ist somit ein polares Molekül. Laut der Studie, dass CH2Cl2 zeigt ein Dipolmoment von 1.6 debye.
Erfahren Sie mehr über Beispiele für Wasserstoffbrückenbindungen
Hat CH2Cl2 Isomere?
Isomere haben die gleiche chemische Formel, aber unterschiedliche chemische Umlagerungen. Dazu unterscheiden sie sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften voneinander.
Isomere werden in den folgenden Begriffen klassifiziert:
1.Stereoisomer
Für CH sind keine Stereoisomere möglich2Cl2 Da der Kohlenstoff kein Chiralitätszentrum ist, muss Kohlenstoff mit vier verschiedenen Atomen verbunden sein, um ein Chiralitätszentrum zu sein. Außerdem gibt es keine Konstitutionsisomere (gleiche Summenformel aber unterschiedliche Strukturformel).
Erfahren Sie mehr über SN1-Beispiele
Was ist die Punktgruppe von CH2Cl2
Punktgruppen werden hauptsächlich zur Beschreibung der Molekülsymmetrie verwendet und sind eine Darstellung der Symmetrieelemente. Punktgruppen werden in der Gruppentheorie verwendet, die hilft, die Eigenschaften wie Molekülorbitale zu bestimmen.
Punktgruppen bestehen in der Regel aus folgenden Elementen:
E-Identitätsbetreiber.
Cn– n-fache Rotationsachse.
σ (Sigma) – Die Spiegelebene
i-Inversionszentrum.
Dichlormethan, CH2Cl2. Da ist ein C2 (2fache Rotationsachse) Rotationsachse , Identitätsoperator ( der in jedem Molekül vorhanden ist), σ(xz-Ebene) mit CH2 und σ(yz-Ebene), das CCl enthält2.
Diese vier Symmetrieelemente sind in CH vorhanden2Cl2 Molekül, das auf das Molekül C hinweist2V Punktgruppe.
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