IF5 ou pentafluoreto de iodo é um interhalogênio composto com uma massa molar de X. Vamos nos concentrar em algumas propriedades moleculares do IF5 em detalhe.
IF5 é preparado pela reação entre iodo e flúor na proporção de 1:5. Tanto o iodo quanto o flúor são elementos halogênios pertencentes ao grupo 17 e, por isso, esse tipo de molécula se refere a um composto interhalogênico. Ele pode reagir rapidamente com água para formar ácido fluorídrico e iódico.
O composto possui monoclínica estrutura cristalina em sua forma de rede. Agora vamos discutir a hibridização, estrutura de Lewis, ângulo de ligação e forma do IF5 com a devida explicação na parte seguinte do artigo.
1. Como desenhar o SE5 estrutura de lewis
Com a ajuda da regra do octeto, valência, orientação molecular e átomo central, podemos desenhar a estrutura de Lewis em várias etapas. Vamos desenhar a estrutura de Lewis de IF5.
Contando o total de elétrons de valência
O IF5 são 42, onde tanto o iodo quanto o F têm sete elétrons de valência cada, e apenas somando-os para obter o total de elétrons de valência.
Escolhendo o átomo central
Para a construção da estrutura de Lewis, precisamos de um átomo central porque todos os átomos estão conectados por um número adequado de ligações com aquele átomo em particular. Com base no tamanho e menos eletronegatividade, temos que selecionar o átomo central.
Satisfazendo o octeto
Cada átomo, quer pertença ao bloco s ou p, precisa ser preenchido com seu orbital de valência, aceitando um número adequado de elétrons para a formação sucessiva da ligação. Para completar o octeto I e F ambos precisam de mais 1 elétron, pois pertencem ao 17th elemento de p blocos, respectivamente.
Satisfazendo a valência
Durante a formação do octeto, cada átomo deve estar ciente de que pode formar aquele número de ligações estáveis que é sua valência estável. De acordo com o octeto, os elétrons necessários 8 * 6 = 48 para o IF5 formação, mas os elétrons de valência são 42, então os elétrons restantes devem ser preenchidos por ligações adequadas de cada átomo.
Atribuir os pares solitários
Após a formação da ligação, se os elétrons forem deixados na camada de valência de cada átomo, esses elétrons existirão como pares solitários sobre aquele átomo específico em uma molécula. em SE5, tanto I quanto F têm pares solitários e nós apenas os adicionamos para obter o total de pares solitários sobre a molécula. Iodo tem 1 e F tem 3 pares de pares solitários.
2. SE5 elétrons de valência
Os elétrons estão presentes na camada de valência de cada átomo e são responsáveis por sua propriedade química e são chamados de elétrons de valência. Vamos contar os elétrons de valência de IF5.
O número total de elétrons de valência para o IF5 molécula é 42. Existem 7 elétrons de valência do local de iodo e 7 elétrons de cada local F, então apenas contamos os elétrons de valência dos átomos individuais e os adicionamos para obter o total de elétrons de valência para o IF5 molécula.
- Os elétrons de valência para o iodo são 7 (5s25p5)
- Os elétrons de valência para o F são 7 (2s22p5)
- Assim, o número total de elétrons de valência para IF5 é 7+(7*5) = 32 elétrons.
3. SE5 estrutura de lewis pares solitários
Os elétrons que existem na forma de pares na camada de valência após a formação da ligação em excesso são chamados de pares solitários. Vamos prever os pares solitários sobre IF5.
Existem 16 pares de pares solitários presentes em IF5 o que significa que 32 elétrons estão presentes na camada de valência, o que não contribui para a formação da ligação. Esses elétrons formam o sítio de iodo, bem como F porque ambos têm excesso de elétrons em sua camada de valência após a formação da ligação e existem como pares solitários.
- Podemos prever os pares isolados sobre cada átomo usando a fórmula, pares isolados = elétrons presentes no orbital de valência – elétrons envolvidos na formação da ligação
- Assim, os pares solitários estão presentes sobre o átomo de iodo, 7-5 = 2
- Os pares solitários presentes sobre o átomo de F, 7-1 = 6
- Portanto, o total de pares solitários presentes no IF5 molécula é, 1+(5*3) =16 pares ou 32 elétrons.
4. SE5 regra do octeto da estrutura de lewis
Para completar o orbital de valência de cada átomo, cada átomo aceita um número adequado de elétrons é chamado de regra do octeto. Vejamos o octeto do IF5 molécula.
IF5 segue a regra do octeto porque tanto o iodo quanto o F ainda não completaram seus orbitais de valência. Então, eles tentam completar seus elétrons de valência através da formação de ligações. F precisa de mais um elétron para completar o octeto, pois por pertencer ao elemento do bloco p precisa de 8 elétrons em seu orbital de valência.
O iodo é o grupo 17th elemento e forma cinco ligações com cinco átomos de F e um par solitário, então também precisa de mais um elétron para completar o octeto. Mas durante o SE5 formação da molécula, o iodo compartilha 10 elétrons em cinco ligações e um par solitário, então ele violou o octeto e também o excede.
5. SE5 forma estrutura de lewis
A forma molecular é o arranjo adequado dos elementos por átomos substituintes para obter uma estrutura geométrica perfeita. Vamos prever a forma de IF5.
IF5 é uma estrutura piramidal quadrada sem seus pares solitários e se envolvermos os pares solitários sobre o iodo, então ela existe como geometria octaédrica conforme a tabela a seguir,
| Molecular Fórmula | Nº de pares de títulos | Nº de pares solitários | Shape | Geometria |
| AX | 1 | 0 | Linear | Linear |
| AX2 | 2 | 0 | Linear | Linear |
| AX | 1 | 1 | Linear | Linear |
| AX3 | 3 | 0 | trigonal planar | trigonal Planar |
| AX2E | 2 | 1 | Curvado | trigonal Planar |
| AX2 | 1 | 2 | Linear | trigonal Planar |
| AX4 | 4 | 0 | Tetraédrico | Tetraédrico |
| AX3E | 3 | 1 | trigonal piramidal | Tetraédrico |
| AX2E2 | 2 | 2 | Curvado | Tetraédrico |
| AX3 | 1 | 3 | Linear | Tetraédrico |
| AX5 | 5 | 0 | trigonal bipiramidal | trigonal bipiramidal |
| AX4E | 4 | 1 | gangorra | trigonal bipiramidal |
| AX3E2 | 3 | 2 | em forma de t | trigonal bipiramidal |
| AX2E3 | 2 | 3 | linear | trigonal bipiramidal |
| AX6 | 6 | 0 | octaédrico | octaédrico |
| AX5E | 5 | 1 | quadrado piramidal | octaédrico |
| AX4E2 | 4 | 2 | quadrado piramidal | octaédrico |
A geometria ou forma de uma molécula é prevista pela teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), e a teoria afirma que se uma molécula tem tipo AX5E e há um par solitário presente então ele não adota octaédrico perfeito e se transforma em piramidal quadrado.
6. SE5 ângulo da estrutura de lewis
Um ângulo de ligação é feito pelos átomos centrais e substituintes para orientação adequada em uma geometria particular. Vamos calcular o ângulo de ligação de IF5.
O ângulo de ligação entre FIF é próximo de cerca de 720 porque adota o piramidal quadrado e para a molécula Penta-coordenada o melhor ângulo de ligação é 720. O tamanho do iodo é tão grande que pode conter facilmente cinco átomos de F sem qualquer repulsão estérica ou repulsão de pares solitários - pares de ligações.
- O valor do ângulo de ligação pode ser calculado pelo valor de hibridização.
- A fórmula do ângulo de ligação de acordo com a regra de Bent é COSθ = s/(s-1).
- Aqui o átomo central de iodo é sp3d hibridizado, então o caractere p é 1/5
- Assim, o ângulo de ligação é, COSθ = {(1/5)} / {(1/5)-1} =-(1/4)
- Θ =COS-1(-1/4) = 720
- Assim, a partir do valor de hibridização, o ângulo de ligação para o valor calculado e teórico é o mesmo.
7. SE5 carga formal da estrutura de lewis
A carga formal é um conceito hipotético, onde a eletronegatividade de todos os átomos é igual e prevê a carga do átomo. vamos calcular a carga formal de IF5.
A carga formal líquida do IF5 é 0 porque a carga líquida sobre o iodo central é 0 devido à utilização de todos os elétrons na formação da ligação junto com os pares solitários.
- A carga formal do IF5 pode ser calculado pela fórmula, FC = Nv - Nlp -1/2Npb
- A carga formal possui pelo iodo é, 7-2-(10/2) = 0
- A carga formal que o flúor possui é, 7-6-(2/2) = 0
- Assim, tanto o iodo quanto o flúor individualmente apresentam cargas formais nulas e, por esse motivo, a carga formal geral da molécula é 0.
8. SE5 hibridização
Devido às diferentes energias dos orbitais, o átomo central sofre hibridização para formar um orbital híbrido de energia equivalente. Vamos prever a hibridação de IF5.
O iodo central é sp3d hibridizou para formar uma ligação covalente no IF5 molécula que pode ser discutida abaixo.
| Estrutura | hibridização valor | Estado de hibridização da central átomo | Vínculo ângulo |
| 1. Linear | 2 | sp/sd/pd | 1800 |
| 2. Planejador trigonal | 3 | sp2 | 1200 |
| 3. Tetraédrico | 4 | sd3/sp3 | 109.50 |
| 4. Trigonal bipiramidal | 5 | sp3d/dsp3 | 900 (axial), 1200(equatorial) |
| 5.Octaédrico | 6 | sp3d2/ d2sp3 | 900 |
| 6.Pentagonal bipiramidal | 7 | sp3d3/ d3sp3 | 900,720 |
- Podemos calcular a hibridização pela fórmula de convenção, H = 0.5(V+M-C+A),
- Portanto, a hibridização do iodo central é, ½(5+5+0+0) = 5 (sp3d)
- Um orbital s, três orbitais p e um orbital d do iodo estão envolvidos na hibridização.
- Os pares solitários sobre o iodo central também estão envolvidos na hibridização.
9. SE5 ressonância da estrutura de lewis
A ressonância é o processo de deslocalização de nuvens eletrônicas entre diferentes formas de esqueleto da molécula. Vejamos a estrutura ressonante de IF5.
A molécula SE5 mostra ressonância devido à presença de mais densidade de elétrons sobre os átomos de F. A densidade de elétrons sobre cada átomo de F pode se deslocalizar para o sítio de iodo e formar diferentes formas de esqueleto do IF5 estrutura. E SE5 tem duas estruturas ressonantes que são desenhadas abaixo -
A estrutura I e a estrutura II têm a mesma contribuição porque a primeira estrutura não tem carga presente sobre ela, mas na estrutura II há um número maior de ligações covalentes presentes junto com uma carga positiva também presente sobre átomos de F eletronegativos, por esta razão , ambos têm a mesma contribuição.
10. É SE5 iônico ou covalente?
Uma molécula é covalente ou iônica, depende da natureza da formação da ligação entre o cátion e o ânion dessa molécula. Vejamos se SE5 é iônico ou covalente.
IF5 é uma molécula covalente porque,
- In IF5 o átomo central faz uma ligação compartilhando elétrons com os átomos circundantes.
- Em euF5 ligação entre iodo e F é apolar
- In IF5O átomo central sofre hibridização para minimizar o nível de energia dos orbitais necessários.
- In IF5 a polarizabilidade de F é muito baixa e o poder de polarização do potencial iônico do iodo também é ruim, por isso foi incapaz de formar uma ligação iônica.
Pela regra de Fajan nenhuma molécula é 100% iônica ou covalente depende da teoria da polarizabilidade e no caso do IF5, é mais covalente e tem menos caráter iônico.
11. É SE5 estábulo?
IF5 é uma molécula instável porque é um composto interhalógeno, e todo composto interhalógeno tem uma diferença de eletronegatividade. Para essas diferenças de eletronegatividade, a densidade eletrônica sigma será arrastada para o átomo de halogênio mais eletronegativo, a ligação se torna mais fraca e facilmente quebrada.
12. SE5 usos
- IF5 é usado como um agente de fluoração – usando este reagente podemos incorporar o flúor em outra molécula.
- IF5 também é usado como solvente de uma molécula apolar diferente.
Conclusão
IF5 é o composto interhalógeno mais comum e pode ser facilmente preparado em laboratório. Pela reação com o flúor, podemos obter o heptafluoreto de iodo. Os compostos interhalógenos são mais reativos que os átomos de halogênio normais e, por esse motivo, podem ser usados em muitas reações e participar de muitas reações orgânicas em que tanto o nucleófilo quanto o eletrófilo são necessários.
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Olá……Eu sou Biswarup Chandra Dey, concluí meu mestrado em Química pela Universidade Central de Punjab. Minha área de especialização é Química Inorgânica. Química não é só ler linha por linha e memorizar, é um conceito para entender de forma fácil e aqui estou compartilhando com vocês o conceito de química que aprendo porque vale a pena compartilhar conhecimento.