Phosphorylchlorid (POCl3) hat ein zentrales Phosphoratom (P) mit 5 Valenzelektronen, das an drei Chloratome (Cl) und ein Sauerstoffatom (O) gebunden ist. Jedes Cl trägt 7 Valenzelektronen bei und O trägt 6 bei, also insgesamt 32 Elektronen. Die Lewis-Struktur weist eine Doppelbindung zwischen P und O und drei Einfachbindungen zwischen P und jedem Cl-Atom auf. Das Molekül nimmt um Phosphor eine tetraedrische Geometrie mit Bindungswinkeln von etwa 109.5° an. Die P=O-Bindung ist aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds (P: 2.19, O: 3.44) stark polar und beeinflusst die Reaktivität von POCl3, insbesondere in der organischen Synthese als Chlorierungsmittel.
Phosphoryloxychlorid enthält in seiner Struktur Chlor-, Phosphor- und Sauerstoffatome. Es ist eine farblose flüssige Lösung. Es hat einen stechenden Geruch. Das Einatmen ist für den Menschen ziemlich giftig. Der IUPAC-Name für Phosphorylchlorid lautet Phosphoryltrichlorid. Lassen Sie uns die POCl3-Lewis-Struktur im Detail besprechen.
Wie zeichnet man die Lewis-Struktur für POCl3?
Die chemische Formel für Phosphoryloxychlorid ist POCl3.
Das Molekulargewicht von POCl3 beträgt 153.33 g mol-1.
POCl3 hat eine molekulare Geometrie, die tetraedrisch ist.
Die Hybridisierung von POCl3 ist sp3.
POCl3 haben polare Natur.
Das Molekül Phosphoryloxychlorid (POCl3) besteht hauptsächlich aus drei Elementen, dh einem Phosphoratom (P), einem Sauerstoffatom (O) und drei Chloratomen (Cl3). Struktur. POCl3 Lewis Die Struktur besteht aus 3 Einfachbindungen, die mit 3 Chloratomen verbunden sind, und eine Doppelbindung mit 1 Sauerstoffatom umgibt das zentrale Phosphoratom. Es gibt 2 einsame Elektronenpaare am Sauerstoffatom und drei einsame Elektronenpaare am Chloratom.
Zuerst müssen die gesamten Valenzelektronen berechnet werden, die auf dem POCl3-Molekül vorhanden sind, um POCl3 zu skizzieren Lewis-Struktur. Berechnen Sie nun die Valenzelektronen an jedem Atom, das in der POCl3-Struktur vorhanden ist, dh Valenzelektronen, die an einem Sauerstoffatom, einem Phosphoratom und drei Chloratomen vorhanden sind, die im POCl3-Molekül vorhanden sind.
Um die Valenzelektronen eines Elements zu zählen, überprüfen Sie einfach seine Position in den Gruppen des Periodensystems. Da das Phosphoratom in der fünfzehnten Gruppe des Periodensystems vorhanden ist, befindet sich das Sauerstoffatom in der sechzehnten Gruppe des Periodensystems und das Chloratom in der siebzehnten Gruppe des Periodensystems.
Daher 5 Valenzelektronen am P-Atom, 6 Valenzelektronen am O-Atom und 7 Valenzelektronen an drei Cl-Atomen.
Daher ist die Gesamtzahl der Valenzelektronen auf Phosphor = 5 × 1 (P) = 5
Gesamtvalenzelektronen auf Sauerstoff = 6 × 1 (O) = 6
Gesamtvalenzelektronen auf Chlor = 7×3 (Cl3) = 21
Somit sind die gesamten Valenzelektronen für die POCl3-Lewis-Struktur = 5 (P) + 6 (O) + 7×3 (Cl3) = 32
Als zweites wird nun das Element mit der niedrigsten Elektronegativität des POCl3-Moleküls ausgewählt und die Elemente mit der niedrigsten Elektronegativität an der zentralen Position platziert, während Zeichnen der POCl3-Lewis-Struktur. Weil sie ihre Elektronen freier mit benachbarten umgebenden Atomen oder Elementen teilen können.
In diesem POCl3-Molekül hat das Phosphoratom eine Elektronegativität von 2.19, das Sauerstoffatom eine Elektronegativität von 3.44 und das Chloratom eine Elektronegativität von 3.16.
Von allen drei Elementen hat das Phosphoratom die niedrigste Elektronegativität und nimmt daher die zentrale Position im Atom ein POCl3 Lewis-Struktur und die verbleibenden ein Sauerstoff und drei Chlor werden um das zentrale Phosphoratom herum umgeben.
Der dritte Punkt besteht darin, alle Elemente oder Atome durch Bindung in der POCl3-Lewis-Struktur miteinander zu verbinden. In POCl3 können wir zwei Arten von Bindungen mit der unterschiedlichen Verteilung von Einzelelektronenpaaren am Sauerstoffatom durchführen. In den beiden folgenden POCl3-Lewis-Strukturen gibt es immer ein einzelnes Bindungspaar mit Phosphor und Chlor.
Daher müssen wir drei kovalente Einfachbindungen mit drei Chloratomen zeichnen. Aber wir können entweder eine Einfachbindung oder eine Doppelbindung mit Phosphoratom und Sauerstoffatom in der POCl3-Lewis-Struktur zeichnen. Wir müssen also entweder eine einzelne kovalente Bindung oder eine Doppelbindung mit Phosphor und Sauerstoff zeichnen.
Eine einzelne kovalente Bindung kann ziehen, wenn wir drei einsame Elektronenpaare auf Sauerstoff legen, und Doppelbindungen können ziehen, wenn wir zwei einsame Elektronenpaare auf Sauerstoff legen. Bedeutet, dass die formale Ladung am Sauerstoff abnimmt, wenn die Doppelbindung gezogen wird.
Jetzt müssen wir das Vorhandensein von Valenzelektronen auf POCl3 berechnen Lewis-Struktur. In jeder kovalenten P-Cl- und PO-Einfachbindung sind zwei Elektronen vorhanden. Aber es gibt die Verschiebung eines einsamen Elektronenpaars, um eine Doppelbindung mit vier Bindungselektronen in einer P=O-Doppelbindung zu bilden.
Es gibt also insgesamt 32 Valenzelektronen in POCl3 Lewis-Struktur und wir müssen alle Elektronenpaare finden. Teilen Sie diesen Wert einfach durch 2, wir haben.
Gesamte Elektronenpaare von POCl3 = Gesamte Valenzelektronen / 2
Gesamtelektronenpaar von POCl3 = 32/2 = 16
Wir haben also insgesamt sechzehn Elektronen Paare auf der POCl3-Lewis-Struktur.
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POCl3 Lewis-Struktur-Oktett-Regel
In POCl3 benötigt das Chloratom nur ein Valenzelektron, um sein Oktett zu vervollständigen. Es kann sich also ein Valenzelektron mit dem Phosphoratom teilen. Daher bildet es drei Einfachbindungen zwischen Phosphoratom und Chloratom.
Nach der Bildung von drei P-Cl-Bindungen mit Chlor hat das Phosphoratom noch zwei weitere freie Valenzelektronen, da es bereits drei Elektronen mit dem Chloratom von seinen insgesamt fünf Elektronen geteilt hat. Auch das Sauerstoffatom benötigte zwei zusätzliche Valenzelektronen, um sein Oktett zu vervollständigen.
Also teilte Phosphor drei Elektronen mit Chlor von seinen fünf Elektronen, jetzt hat das Phosphoratom acht Valenzelektronen in seiner äußeren Hülle. Aber als Phosphoratom gehört das 15th Gruppe des Periodensystems, kann es leicht alle seine fünf Valenzelektronen mit anderen Elementen teilen, um eine stabile Struktur zu bilden.
In diesem POCl3-Molekül gibt Phosphor seine verbleibenden Elektronen leicht an Sauerstoffatome ab, indem es Doppelbindungen bildet. Es werden also P=O-Doppelbindungen zwischen Sauerstoff- und Phosphoratomen gebildet, also alle Elemente jetzt abgeschlossen sein Oktett. Daher bildete das mittlere P-Atom 3 einfache kovalente Bindungen, die mit 3 Chloratomen verbunden sind, und 1 Doppelbindung, die mit einem Sauerstoffatom verbunden ist.
Formale Ladungen der POCl3-Lewis-Struktur
Wenn die Atome in irgendeiner Lewis-Struktur haben niedrige formale Gebühren dann ist das Lewis-Strukturdiagramm stabiler. Die Formel zur Berechnung der Formalladung von Atomen im Lewis-Diagramm lautet wie folgt:
Formale Ladung = (Valenzelektronen – einsames Elektronenpaar – ½ Bindungselektronen)
Berechnen Sie zuerst das Formale Ladungen an allen drei Chloratomen der POCl3-Lewis-Struktur. Alle drei Chloratome haben die gleichen freien Elektronenpaare und Bindungspaarelektronen, sodass wir auch die formale Ladung für ein Chloratom berechnen können.
Chloratom: Valenzelektronen am Chlor = 07
Einsame Elektronenpaare auf Chlor = 06
Bindungselektronen mit Chlor = 2 (eine Einfachbindung)
Formale Ladung auf Chlor = (7 – 6 – 2/2) = 0
Alle drei Chloratome haben also keine formalen Ladungen.
Phosphoratom: Valenzelektron am zentralen Phosphoratom = 05
Einsame Elektronenpaare am zentralen Phosphoratom = 00
Bindungselektronen um zentrales Phosphoratom = 8 (einfache 3-Bindungen mit Cl)
Formale Ladung auf Phosphor = (05 – 0 – 8/2) = +1
Daher das zentrale Phosphoratom von POCl3 Lewis-Struktur hat eine formelle Ladung von +1.
Sauerstoffatom: Valenzelektronen am Sauerstoff = 06
Einsame Elektronenpaare auf Sauerstoff = 06
Bindungselektronen mit Sauerstoff = 2 (eine Doppelbindung)
Formale Ladung auf Sauerstoff = (6 – 6 – 2/2) = -1
Das Sauerstoffatom hat also eine formale Ladung von -1.
Somit hat POCl3 eine Ladung von +1 am Phosphoratom und eine Ladung von -1 am Sauerstoffatom, aber keine Ladung an den Chloratomen. Diese Art von Lewis-Strukturen, die Bindungen enthalten, sind von Natur aus nicht stabil, wir müssen die Ladung von Sauerstoff verringern, indem wir ein einzelnes Elektron umwandeln Paar zu Bindungspaar, wie im folgenden Bild gezeigt.
POCl3-Lewis-Struktur-Einzelpaare
Es gibt insgesamt 16 freie Elektronenpaare in der POCl3-Lewis-Struktur. Die POCl3-Lewis-Struktur hat vier Bindungen, die mit einem Sauerstoff- und 3 Chloratomen verbunden sind. Jetzt sollten wir nur die 12 verbleibenden Elektronenpaare als einsames Elektronenpaar auf der POCl3-Lewis-Struktur markieren.
Wie wir bereits wissen, gehören Chlor- und Phosphoratome zu 3rd Periode des Periodensystems und sie können mehr als acht Elektronen in ihrer äußeren Valenzschale besitzen. Ebenso gehört Sauerstoff zur 2nd Periode des Periodensystems und es hat nicht mehr als die acht Elektronen in seiner letzten äußeren Schale.
Beginnen wir damit, einsame Elektronenpaare von äußeren Atomen zu markieren, dh dem einen Sauerstoffatom und den drei Chloratomen. Daher haben Sauerstoff- und drei Chloratome drei einsame Elektronenpaare und Phosphor hat kein einsames Elektronenpaar, da alle 12 Elektronenpaare bereits zwischen O und Cl geteilt werden.
POCl3 Lewis-Strukturform
In der POCl3-Lewis-Struktur hat das zentrale Phosphoratom 4 Bindungen mit 4 Atomen, dh 1 Sauerstoff- und 3 Chloratomen. Alle Atome werden in dieser möglichen Position zueinander angeordnet, damit sie die Abstoßungskräfte zwischen Elektronenbindungspaaren verringern können.
Die VSEPR-Theorie besagt, dass jedes Molekül die Geometrie annehmen kann, um die Abstoßungskräfte zu verringern, dh in jedem Lewis-Struktur Bindungspaarelektronen eines Atoms hat keine Abstoßung, wenn es keine einsamen Elektronenpaare gibt. Die generische Formel für das POCl3-Molekül ist AX4.
Das Form der POCl3-Lewis-Struktur hat entsprechend seiner molekularen Geometrie eine tetraedrische Form, da das zentrale Phosphoratom mit vier anderen Atomen verbunden wird.
POCl3-Hybridisierung
Die sterische Zahl ist eine Basis, um die Hybridisierung einer beliebigen Struktur oder eines Moleküls zu finden. POCl3 Lewis-Struktur-Hybridisierung kann durch seine zentralen Phosphoratome sterische Zahl zugeordnet werden.
Die sterische Zahl ist die Summe der Gesamtzahl der gebundenen Atome, die mit dem Zentralatom und dem darauf vorhandenen einsamen Elektronenpaar verbunden (verbunden) sind.
Sterische Zahl von POCl3 = (Anzahl der gebundenen Elemente oder Atome, die mit Phosphor + einsames Elektronenpaar des Phosphoratoms verbunden sind)
Wie wir oben die POCl3-Lewis-Struktur sehen, ist das zentrale Phosphoratom mit einem Sauerstoffatom und drei Chloratomen verbunden, dh vier Bindungen mit vier Atomen und es gibt keine einsamen Elektronenpaare.
Also ist die sterische Zahl von POCl3 = 4 + 0 = 4
Die POCl3-Lewis-Struktur hat nach der Berechnung eine vierfache sterische Zahl, also ist sie in sp3 Hybridisierung von Phosphor in POCl3-Struktur.
POCl3 Lewis-Struktur-Resonanz
Die Resonanzstruktur zeigt die Variation der Elektronenverteilung von einer Struktur zur anderen Struktur. Es gibt einige Regeln, um die Resonanzstruktur für jede chemische Verbindung oder jedes Molekül oder für die Lewis-Struktur zu zeichnen.
Das Molekül der Struktur benötigt mehrere Bindungen (Doppel-/Dreifachbindung) und mindestens ein einsames Elektronenpaar sollte sich auf einem benachbarten Atom in der Struktur befinden. Wenn irgendeine Struktur diese Bedingungen erfüllt, können wir leicht eine Resonanzstruktur eines beliebigen Moleküls mit Verteilung von Elektronen und Ladungen auf Atomen im Molekül zeichnen.
Eine Resonanzstruktur des POCl3-Moleküls ist nicht möglich, da es keine stabile Struktur zur Bildung von Resonanz ist. B. das Phosphoratom, Doppelbindungen mit Sauerstoff und drei Einfachbindungen mit Chloratomen haben. Phosphor hat also ein erweitertes Oktett.
POCl3 polar oder unpolar
Das POCl3-Molekül ist ein polares Molekül, da es eine ungleiche Verteilung von Elektronen in seiner gesamten Struktur aufweist. Das POCl3-Molekül besteht aus kovalenten Bindungen, dh die Phosphor-Sauerstoff (PO)-Bindung ist von Natur aus schwach bis mäßig kovalent und die Phosphor-Chlor (P-Cl)-Bindung ist von Natur aus mäßig kovalent.
Die Polarität des POCl3-Moleküls kann bestimmt werden, indem Symmetrielinien durch die POCl3-Struktur gezogen werden. Das Molekül ist polar, wenn eine oder wenige Linien in der Struktur symmetrisch sind. Auch das Molekül ist polar, wenn keine Symmetrielinien durch die Struktur gezogen werden. Dem POCl3-Molekül fehlt also die Symmetrielinie in seiner Struktur.
Ob die POCl3-Molekülbindungen eines Atoms kovalenter oder ionischer Natur sind, kann durch die Elektronegativitätsdifferenz von Phosphor- und Sauerstoff- und Phosphor- und Chloratomen bestimmt werden. Wenn der Ergebniswert zwischen 0 und 1.6 liegt, handelt es sich um eine kovalente Bindung, wenn der Wert zwischen 1.8 und 3.0 liegt, handelt es sich um eine Ionenbindung, und wenn der Bindungswert genau 1.7 beträgt, handelt es sich um eine neutrale Bindung.
Für das POCl3-Molekül ist 3.5 die Elektronegativität von Sauerstoff und 2.19 die Elektronegativität von Phosphor. Die Elektronegativitätsdifferenz zwischen Phosphor- und Sauerstoffatom beträgt also 1.3, was zeigt, dass die Bindung leicht bis mäßig kovalent ist.
Auch 3.2 ist die Elektronegativität von Chlor und 2.19 ist die Elektronegativität von Phosphor, und ihre Differenz beträgt 1.0, was die Bindung mäßig kovalent macht. Die POCl3-Lewis-Struktur gehört also zu den polaren Molekülen.
Bindungswinkel der POCl3-Lewis-Struktur
Wenn wir die molekulare Geometrie des POCl3-Moleküls mit Hilfe der AXN-Tabelle bestimmen, zeigt sich, dass der Phosphor kein einsames Elektronenpaar hat und vier Bindungen mit vier Atomen, dh O und drei Cl, bildet, was AX4 ähnlich ist. Dabei ist A = Zentralatom und X = Anzahl der mit dem Zentralatom gebildeten Bindungen.
Als POCl3 Lewis-Struktur hat eine tetraedrische Form, also einen Bindungswinkel von 109.8 Grad, obwohl es aufgrund der Doppelbindung in seinem Molekül ziemlich unterschiedlich sein kann.
POCl3 verwendet
- Phosphoryloxychlorid ist der Vorläufer von N,N-Dimethylphosphoramidsäuredichlorid.
- Durch mehrstufige chemische Synthese wird Phosphoryltrichlorid in Nervengase umgewandelt. Es ist ein Initiator für chemische Waffen.
- Phosphoroxychlorid wird in großem Umfang bei der Herstellung von Alkyl- und Arylorthophosphattriestern verwendet.
- In der Kryokopie wird POCl3 als Lösungsmittel verwendet.
- POCl3 wird auch in landwirtschaftlichen Chemikalien (nicht pestizid), Flammschutzmitteln, Zwischenprodukten, Verarbeitungshilfsmitteln usw. verwendet.
- POCl3 wird in Laboratorien für verschiedene Dehydratisierungsreaktionen verwendet.
- In der Halbleiterindustrie wird POCl3 auch als Quelle für flüssigen Phosphor in Diffusionsverfahren verwendet.
- POCl3 spielt auch eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Vilsmeiers Reagenz, da es in der Vilsmeier-Haack-Reaktion verwendet wird.
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