PCl5 Estrutura de Lewis: Desenhos, Hibridação, Forma, Cargas, Par e Fatos Detalhados

Aqui, vamos explorar como desenhar a estrutura de lewis de pcl5, hibridização, cargas formais, natureza química, parâmetros de polaridade e outras propriedades relacionadas de PCL₅, juntamente com seus usos.

O fósforo pertence ao 15º grupo da tabela periódica, ou seja, a família do nitrogênio com elétrons mais externos na subcamada 3p. Em PCl₅, o fósforo está ligado a 5 átomos de cloro via cinco ligações simples e se encontram na forma sólida cristalina amarelo-esverdeada com peso molecular de 208.2g/mol e emitem um odor muito desagradável. Além disso, a estrutura Pcl5 lewis apresentou regra do octeto estendida.

Passos para desenhar PCl₅ estrutura de lewis

Vamos desenhar os pontos de lewis para PCl₅ seguindo os passos abaixo um por um:

Encontre quantos elétrons de valência estão disponíveis para ligação em PCL₅

P (Z = 15) = [Ne] 3s²3p³  ie. 5 elétrons de valência estão lá para o fósforo

Cl (Z = 17) = [Ne] 3s²3p⁵ ie. 7 elétrons para cada átomo de cloro

Contagem total de elétrons = 5 + 7*5 (como total Cl = 5) = 40

• Como o átomo menos eletronegativo ocupará a posição central, portanto, P colocado no centro e os átomos de Cl colocados nos lados externos.
• Geralmente, cada átomo primeiro é um doador sigma, ou seja, atribuiremos pares compartilhados de elétrons primeiro para ligações simples e o resto dos elétrons tomados como um par solitário. 

• Deve-se notar que o arranjo dos pares de elétrons no estrutura de lewis é tal que indica uma configuração estável. Agora, seguindo o procedimento acima, obtemos uma imagem de pontos de lewis de PCL₅.

PCl₅ regra do octeto da estrutura de lewis

De acordo com a regra do octeto, após a formação da ligação entre os respectivos átomos (como aqui temos Cl e P), todos os átomos da fórmula de Lewis devem ter um total de 8 elétrons. No entanto, no PCL₅,molécula, há 10 elétrons disponíveis para P e 8 elétrons para o átomo de Cl.

Isso aconteceu devido à presença de orbitais d, devido aos quais eles podem ter um octeto expandido. Essas moléculas são chamadas de compostos hipervalentes. 

Além do PCL₅, outras moléculas como IF₇ e SF₆ também se enquadram nesta categoria; essas moléculas seguem a regra do octeto. Em outras palavras, tem um octeto expandido.

PCl₅ ressonância da estrutura de lewis

PCL5 é de natureza iônica e capaz de mostrar ressonância estrutura híbrida como dado abaixo e, novamente, essas estruturas satisfizeram a regra do octeto expandido, pois P contém 10 elétrons, conforme explicado na regra do octeto.

Cálculo de formalidade ccobra por PCL₅ estrutura de lewis

Cargas formais = [elétrons de valência – elétrons não ligados – ½ elétrons ligados]

Cálculo da carga formal para o átomo de fósforo

Elétrons de valência = 5 (como pertencem ao segundo grupo)

Contagem de elétrons não ligados = 0

Elétrons ligados = 10

FC = 5 – 0 – 10/2 = 0

Cálculo da carga formal para o átomo de cloro

Contagem total de valência = 7

Contagem de elétrons não ligados = 6

Elétrons ligados = 2

FC = 7 -6 – 2/2 = 0

Portanto, carga formal total = 0

Hibridação de PCl₅

Hibridização significa a sobreposição de orbitais atômicos dos átomos pretendidos, de modo que redistribuam suas energias, resultando na formação de novos orbitais chamados orbitais hibridizados. Todo o fenômeno é chamado de hibridização. A hibridização relatada para PCl₅ is Sp³d, em que um orbital, três orbitais p e um orbital d estão envolvidos. Vamos ver como está acontecendo.

 As etapas envolvem a hibridização de PCL5:

PCL₅ estrutura pares solitários

Como a hibridização foi explicada acima, aqui surge uma questão: PCL₅ tem algum par solitário? Normalmente, par solitário significa aqueles que não participam da ligação. No entanto, fica claro a partir das etapas de hibridização que cada elétron está envolvido na sobreposição. Portanto, a contagem total de pares isolados é zero para pentacloreto de fósforo.

PCL₅ Lewis estrutura de ligação ângulo, forma e tipo

PCL₅ adotado trigonal bipiramidal geometria em que todos os ângulos de ligação não são equivalentes ie.  Todos os átomos de cloro ligados ao átomo central não estão no mesmo ambiente. De 5 , 3 átomos de cl estão no mesmo plano enquanto dois permanecem em um diferente, todos juntos formando um arranjo bipiramidal trigonal como mostrado na figura acima.

Tipos de ligações estão presentes no PCL₅

Como discutido acima, todos os átomos de cl não são iguais e possuem anjos de ligação diferentes, bem como o tipo de ligação.

Das 5 ligações covalentes, três ligações situadas no plano trigonal e conhecidas como ligações equatoriais enquanto permanecem dois, um fica acima do plano (representado por traço de ligação na fig. 1) e o outro abaixo do plano (representado por traço de ligação) e nomeado como ligações axiais.

Em geral, o ângulo de ligação é definido como o ângulo entre dois orbitais que contêm elétrons de ligação ao redor do átomo central na molécula dada. Existem dois ângulos de ligação, pois existem dois tipos de ligações na estrutura. Como pode ser observado na imagem dada, os anjos entre dois átomos de cloro equatorial são 120^o Considerando que o ângulo entre um átomo de cloro equatorial e axial é de 90⁰

PCL₅ polar ou apolar?

A natureza polar do PCL₅ é bastante surpreendente, pois devido à presença de dois tipos de ligações, espera-se que seja de natureza polar. No entanto, a geometria, ou seja, bipiramidal trigonal, é responsável pelo arranjo de tal forma que as ligações opostas reduzem os momentos de dipolo um do outro, o que resulta em uma natureza apolar.

PCL₅ usos

• Atua como um agente de cloração, pois possui comparativamente dois átomos de cloro soltos em posições axiais, que podem ser facilmente abstraídos. Pode atuar como um agente adequado para cloração.
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• Eles são usados ​​como um agente desidratante (remoção de água) em muitas reações químicas em química.
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• Dois medicamentos populares, penicilina e cefalosporina, são fabricados usando PCL5. Atua como um catalisador em muitas reações, como a formação de acetilcelulose e reações típicas de ciclização.
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• Use para formar cloretos de ácido.
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• Muitos compostos orgânicos de fósforo estão sendo preparados por ele.

Perguntas frequentes

qual é a natureza do PCL₅ ?

Sim, é por causa de sua natureza reativa, pois quando entra em contato com a água reage vigorosamente e também danifica a pele humana. Além disso, a inalação de PCL₅  por mais tempo pode causar irritação na cavidade nasal e na garganta.

Por que as ligações axiais são mais longas que as equatoriais no PCL₅?

As ligações axiais são mais longas que as ligações equatoriais. Isso pode ser explicado em termos de forças repulsivas entre pares de elétrons devido a diferentes ângulos de ligação. Como mostrado na figura 4, os átomos de cloro em posições axiais estão sendo repelidos por três átomos de cloro equatorial em um ângulo de 90^o e um a 180⁰, Respectivamente.

Geralmente, as repulsões entre os pares de elétrons são inversamente proporcionais aos ângulos de ligação. Portanto, as repulsões entre o par de elétrons a 180⁰ pode ser negligenciado em comparação com aqueles em 90^o. Assim, considerando apenas as repulsões entre pares de elétrons a 90^o, podemos concluir que três pares de elétrons repelem cada ligação axial.

Isso indica que o par de ligação axial encontra repulsões maiores de outras ligações e, portanto, a ligação axial é ligeiramente mais longa que uma ligação equatorial.

Como PCl₅, PI₅ pode existir?

A hibridização de PCL₅ ocorre devido ao pequeno tamanho e natureza eletronegativa do átomo de Cl, enquanto o iodo é relativamente muito maior em tamanho e também mais eletropositivo; portanto, a hibridização é restrita neste caso e a formação de PI₅ não é possível.

É PCl₅ agente oxidante ou agente redutor?

Tem um estado de oxidação de +5 e não pode mostrar além. Portanto, PCl5 não pode atuar como um agente redutor como o próprio agente redutor sofre oxidação, mas causa a redução de outras moléculas. Portanto, resta a única opção de agente redutor para PCL5, pois o átomo de P tem tendência a reduzir seu número de oxidação de + 5 para +3. 

Como é o PCl₅ armazenado dentro do laboratório químico?

garrafas bem tampadas são usadas para manter PCL₅ porque é bastante reativo e pode reagir com moléculas de água presentes no ambiente circundante para dar ácido clorídrico, bem como ácido ortofosfórico.

Por que PCL sólido₅  existe como [PtCl₄]⁺ [PtCl₆]^- ?

PCL₅ tem uma geometria bipiramidal trigonal que não é estável devido a comprimentos de ligação desiguais de ligações axiais e equatoriais. Portanto, esta geometria não é regular e PCl₅ tendem a se mover em direção a um arranjo espacial mais estável dos átomos ( ie geometria mais estável). Como resultado em fase sólida, PCl₅ dissocia-se para obter geometrias tetraédricas e octaédricas mais estáveis.

PCl₅  é uma base ou ácido?

De acordo com a definição de lewis de base e ácido; um ácido pode aceitar pares de elétrons de outras espécies, enquanto a base é uma substância que pode denotar pares de elétrons. Já que no PCl₅, devido à presença de orbitais d vazios, ele pode prontamente aceitar elétrons e, portanto, agir como um ácido de Lewis.

Qual é a melhor maneira para formar PCl₅ ?

 PCl₅ é formado usando processamento em lote ou contínuo no qual, PCl₃  é tomado como precursor e primeiro dissolvido em tetracloreto de carbono e esta mistura é então vertida para um recipiente encamisado contendo agitador e um condensador de refluxo fixo.

Todo o aparato é bem coberto e Cl₂ é introduzido por meio de vaso encamisado. Todo o processo é realizado em ambiente inerte devido à natureza reativa do PCl₅. Após a reação o CS esquerdo₂ é descartado.

É PCl₅  solúvel em H₂O?

Uma vez que, PCl₅ é de natureza apolar, não pode ser misturado em um solvente polar como a água. No entanto, pode dissolver-se facilmente em solventes apolares.

Qual é o PCL mais reativo₅ ou PCl₃ ?

No mundo da química, a reatividade de qualquer substância é inversamente proporcional à estabilidade da substância (reatividade = 1/estabilidade). De acordo com esta regra, PCl₃ relativamente tem geometria mais estável do que o PCl_5. Portanto, menos reativo na natureza.

Fatos interessantes !

O fósforo é o elemento mais abundante do 15º grupo, embora coloque dez posições em abundância entre todos os elementos da terra.

O fósforo é importante devido à sua ocorrência em rochas fosfáticas que podem ser usadas como fonte de fertilizantes fosfáticos e também são capazes de formar outras ligas úteis.

O cloro é o 3º elemento abundante no oceano e ocupa o 21º lugar na lista dos elementos mais abundantes 

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Pomila Sharma

Olá…Eu sou Pomila Sharma. Fiz meu mestrado em Química com especialização em química orgânica sintética. Publiquei 4 artigos de pesquisa. Sou muito apaixonado pelo mundo da química. Acredito que é tudo uma questão de química, então vamos explorar isso juntos.