Fluoroformio (CHF3) ha un atomo centrale di carbonio (C) con 4 elettroni di valenza, legati a tre atomi di fluoro (F) e un atomo di idrogeno (H). Ciascun F contribuisce con 7 elettroni di valenza e H contribuisce con 1, per un totale di 26 elettroni. La struttura di Lewis mostra tre singoli legami CF e un singolo legame CH, senza coppie solitarie sul carbonio. CHF3 adotta una geometria tetraedrica con angoli di legame di circa 109.5°. La molecola è polare a causa dell'elevata elettronegatività del fluoro (3.98) rispetto al carbonio (2.55) e all'idrogeno (2.20), che ne influenza le proprietà fisiche come il punto di ebollizione e la solubilità, e il suo utilizzo come refrigerante.
CHF3 è noto come fluroformio. È una struttura simile al metano ed è anche noto come trifluorometano. Tre atomi di H sono sostituiti nel metano da atomi di fluoro. Poiché è simile al metano, anche la forma e l'angolo di legame sono simili al metano che ha una forma tetraedrica e un angolo di legame vicino a circa 109.50. Le lunghezze dei legami CH e CF sono diverse a causa di due sostituenti.
L'ibridazione della struttura lewis CHF3 è sp3. A causa della presenza di diversi sostituenti e di diverse elettronegatività e forme asimmetriche, la molecola è polare. Può essere solubile anche in solventi organici non polari. È un gas serra come il clorofluorocarburo.
Alcuni fatti importanti su CHF3
Allo stato fisico, il CHF3 è una molecola gassosa incolore. Poiché è una specie gassosa, ha una pressione di vapore di circa 4.38 MPa a una temperatura di 20 ° C. Il punto di fusione e il punto di ebollizione di questa molecola sono rispettivamente 118 K e 191.1 K. In primo luogo, è stato sintetizzato dalla reazione di iodoformio e fluoruro d'argento secco.
Ma in laboratorio, viene preparato dalla reazione del cloroformio in presenza di acido fluoridrico.
CHCl3 + 3CHF = CHF3 + 3HCl
Biologicamente, può essere prodotto dalla decarbossilazione dell'acido trifluoroacetico.
Nella reazione organica, può fungere da fonte di nucleofili.
1. Come disegnare la struttura lewis di CHF 3?
La struttura di Lewis è uno strumento molto importante per ogni molecola covalente. Con l'aiuto della struttura di Lewis, può facilmente prevedere gli elettroni di legame, la forma della molecola, le coppie solitarie e gli elettroni di valenza della molecola.
Prima di procedere con il CHF3 struttura legislativa ci sono alcune regole che dovremmo tenere a mente.
Prima di tutto, dovremmo contare gli elettroni di valenza per tutti i singoli atomi nella molecola CHF3 e poi sommarli. Ora dobbiamo selezionare l'atomo centrale in base a una minore elettronegatività. Sulla base delle dimensioni e della minore elettronegatività, C è l'atomo centrale qui e un H e tre atomi F sono gli atomi circostanti qui.
Ora collegheremo tutti gli atomi tramite un unico legame. Gli elettroni di valenza di C sono quattro, H è uno e F ha sette elettroni. Nella struttura di lewis CHF3, il numero di elettroni coinvolti sarà [4+1+ (3*7)] = 26 e dalla regola dell'ottetto gli elettroni necessari [4*8 +1*2] = 34 elettroni, e gli elettroni di legame richiesti saranno 34-26 = 8 elettroni e il legame minimo richiesto, 8/2 = 4 legami.
Quindi, nel CHF3 struttura legislativa, saranno richiesti un minimo di 4 obbligazioni e tutte le obbligazioni sono singole. Attaccando tutti gli atomi con l'atomo c centrale tramite quattro legami, tutti gli atomi hanno completato il loro ottetto, quindi non è necessario aggiungere più legami qui.
Successivamente, le coppie solitarie vengono assegnate ai rispettivi atomi. F ha sette elettroni nel suo guscio di valenza e la formazione del legame utilizzava un solo elettrone, quindi i restanti sei elettroni escono come coppie solitarie su atomi F.
2. Forma della struttura lewis CHF 3
CHF3 struttura legislativa la forma può essere prevista dalla teoria della repulsione degli elettroni a coppie di shell di Valence. Secondo questa teoria, se il conteggio degli elettroni di legame per qualsiasi molecola sarà 8, la forma della molecola sarà tetraedrica.
La molecola di conteggio di 8 elettroni adotterà generalmente una geometria quadrata o tetraedrica. Ma nella parte del pianificatore quadrato, l'angolo di legame tra gli atomi sarà 900 e c'è un'alta probabilità di affollamento sterico.
Ma nella geometria tetraedrica, l'angolo di legame aumenta e anche lo spazio libero tra la molecola aumenta, quindi la possibilità di affollamento sterico di qualsiasi tipo di repulsione sarà ridotta al minimo.
Nel CHF3 struttura legislativa, l'atomo centrale è qui C e gli atomi circostanti H e tre atomi F sono regolati ai quattro vertici della parte tetraedrica e disposti con angolo di legame e spaziatura adeguati.
3. Elettroni di valenza CHF3
Nel CHF3 struttura legislativa, gli elettroni di valenza sono considerati per gli atomi C, H e F che sono presenti nei loro orbitali più esterni o di valenza. Forse sono coinvolti nella formazione del legame o forse esistono come coppie solitarie.
La configurazione elettronica di H, C e F è 1s1, [Lui]2s22p2, [Lui]2s22p2 rispettivamente. Quindi, possiamo dire che c'è un elettrone da H che è anche un elettrone di valenza, C ha quattro elettroni nel suo guscio di valenza e F ha sette elettroni.
H e F hanno coinvolto un elettrone per formare un legame covalente con C, e il resto dei sei elettroni di F esistono come coppie solitarie e tutti e quattro gli elettroni di valenza di C sono coinvolti con un H e tre F per formare la struttura di lewis CHF3.
Quindi, gli elettroni di valenza totali in questa molecola sono la somma di tre atomi di elettroni di valenza e il numero di elettroni di valenza sarà 1+4+(7*3) = 26 elettroni.
4. Regola dell'ottetto della struttura lewis di CHF 3
Nel CHF3 struttura legislativa, tutti i singoli atomi seguiranno la regola dell'ottetto per completare il loro guscio di valenza e ottenere la configurazione di gas nobile più vicina accettando un numero adeguato di elettroni.
Dalla configurazione elettronica di ogni atomo, vediamo che H ha un elettrone nel suo guscio di valenza e ne ha bisogno un altro per ottenere la stessa configurazione di He. Quindi, un elettrone di H e un elettrone di C condividono un legame e completano l'ottetto di H.
F ha sette elettroni nel suo orbitale più esterno e tra questi, sei esistono come coppie solitarie e un elettrone condivide con un elettrone di C in un legame covalente e completa l'ottetto di F guadagnando otto elettroni nel suo orbitale di valenza.
C ha quattro elettroni nel suo guscio di valenza e la sua lepre ha quattro elettroni con tre atomi F e un atomo H e guadagna anche otto elettroni nel suo orbitale di valenza per completare l'ottetto.
Secondo l'ottetto, l'orbitale S contiene un massimo di due elettroni come atomi H e gli orbitali p contengono sei elettroni come C e F.
5. Costo formale della struttura lewis di CHF 3
La carica formale è un concetto ipotetico come la risonanza e con questo concetto possiamo prevedere la carica su un particolare atomo in una molecola CHF3 dai loro elettroni di legame.
La formula che possiamo usare per calcolare l'addebito formale, FC = Nv - Nlp -1/2 nbp
Dove Nv è il numero di elettroni nel guscio di valenza o nell'orbitale più esterno, Nlp è il numero di elettroni nella coppia solitaria e Nbp è il numero totale di elettroni coinvolti solo nella formazione del legame.
Nel CHF3 struttura legislativa, C e H sono sostituenti diversi, quindi dobbiamo calcolare la carica formale di C, H e F individualmente.
La carica formale sull'atomo C è 4-0-(8/2) = 0
La carica formale sull'atomo H è 1-0-(2/2) = 0
La carica formale sull'atomo F è 7-6-(2/2) = 0
Quindi, l'addebito formale sui CHF3 struttura legislativa è zero in quanto nessun addebito individuale contiene alcun addebito formale.
6. Lewis struttura coppie solitarie CHF3
Le coppie solitarie sono quegli elettroni che sono presenti come gusci di valenza ma non partecipano alla formazione del legame, sono anche elettroni di valenza. Nella struttura di Lewis CHF3, solo F ha coppie solitarie e H e C mancano di coppie solitarie.
Dalla configurazione elettronica, possiamo dire che F ha sei elettroni nel suo guscio di valenza e secondo la regola dell'ottetto, condivide un elettrone con C per completare il suo ottetto attraverso la formazione di un unico legame covalente. I restanti sei elettroni sono presenti come tre coppie di coppie solitarie.
Per H e C dopo la formazione del legame, non hanno elettroni nel loro guscio di valenza, quindi mancano di coppie solitarie.
Quindi, il totale solitario coppie nella struttura lewis CHF3 sarà, 3*3 = 9 paia di coppie solitarie.
7. Angolo di legame della struttura lewis di CHF 3
L'angolo di legame sarà 109.50 che sarà per ABX3 o AX4 molecole come CHF3. Adotta una struttura tetraedrica, quindi l'angelo del legame è perfetto per quella geometria.
Il CHF3 struttura legislativa adotta la geometria tetraedrica secondo la teoria VSEPR. Secondo questa teoria, l'angolo di legame della molecola sarà 109.50. La dimensione di F e H è molto piccola, quindi non c'è possibilità di repulsione coppia solitaria-coppia di legame e per questo motivo, non vi è alcuna deviazione dell'angolo di legame effettivo.
Ma a causa dell'elettronegatività F cerca di attirare la densità elettronica verso di essa e per questo motivo l'angolo di legame FCF è di circa 1080 ma l'angolo di legame FCH rimane 109.50.
8. Risonanza della struttura lewis di CHF 3
Non è stata osservata alcuna struttura di risonanza per la struttura lewis di CHF 3. La risonanza è il concetto per cui in una molecola avviene la delocalizzazione dell'elettrone nella sua diversa struttura scheletrica.
Per CHF 3 struttura legislativa, non è possibile una diversa struttura dello scheletro, F è più elettronegativo quindi non rilascia la densità elettronica da esso e H è privo di densità elettronica. Quindi, non c'è possibilità di formare la risonanza struttura per lewis CHF3 struttura.
9. Ibridazione CHF3
L'ibridazione è anche un concetto ipotetico mediante il quale la miscelazione di diversi orbitali di diversa energia per formare un nuovo orbitale ibrido di energia equivalente. Per CHF 3 struttura legislativa, gli orbitali di C, H e F si mescolano per formare un orbitale ibrido sp3.
Calcoliamo l'ibridazione CHF3 utilizzando la seguente formula,
H = 0.5(V+M-C+A), dove H= valore di ibridazione, V è il numero di elettroni di valenza nell'atomo centrale, M = atomi monovalenti circondati, C=n. di catione, A=n. dell'anione.
Per la struttura di Lewis CHF3, C ha 4 elettroni di valenza coinvolti nella formazione del legame e sono presenti un H e tre atomi F.
Quindi, la C centrale nel CHF3 struttura legislativa è, ½(4+4+0+0) = 4 (sp3) ibridato.
| Structure | Valore di ibridazione | Stato di ibridazione dell'atomo centrale | Angolo di legame |
| Lineare | 2 | sp/sd/pd | 1800 |
| Planner trigonale | 3 | sp2 | 1200 |
| Tetraedrico | 4 | sd3/sp3 | 109.50 |
| Bipiramidale trigonale | 5 | sp3g/dsp3 | 900 (assiale), 1200(equatoriale) |
| Ottaedrico | 6 | sp3d2/ D2sp3 | 900 |
| Bipiramidale pentagonale | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
Secondo la teoria VSEPR possiamo dire che dalla tabella sopra, se il valore di ibridazione dell'atomo centrale è 4 allora è sp3 ibridato.
Nel diagramma a scatola, è mostrato che uno s orbitale e tre p orbitali o C subiscono la mancanza per formare una sp3 orbitale ibrido. Nell'ibridazione sono ammessi solo legami sigma.
10. Solubilità di CHF3
CHF3 è una molecola organica, quindi dovrebbe essere solubile in solventi organici come benzene, toluene, etanolo, ecc. Ma ha una solubilità in acqua.
Sebbene CHF3 sia una molecola organica, è una molecola polare e l'acqua è un solvente polare, quindi si dissolve in una molecola d'acqua (come dissolvere come).
11. CHF3 è ionico?
Tutta la molecola covalente ha una qualche % di carattere ionico secondo la regola di Fajan. Quindi, si prevede che il CHF3 struttura legislativa ha anche un carattere ionico.
F è l'atomo più elettronegativo e nella forma di ionizzazione di CHF3 struttura legislativa, può ionizzare il fluoro. Ancora una volta, dal potenziale ionico di questa molecola, possiamo dire che la molecola può essere polarizzabile quindi ha un carattere ionico.
12. CHF3 è acido o basico?
CHF3 è meno acido. Contiene protoni acidi.
A causa della presenza di tre atomi elettronegativi F trascineranno la densità elettronica verso se stessi e per questo motivo il legame C_H si indebolisce e può essere facilmente scisso e H rilasciato facilmente.
Quindi, possiamo dire che la molecola CHF3 dona protone o atomo di H e si comporta come un acido ma dal valore pka, è meno acido.
13. CHF3 è polare o non polare?
Dalla struttura lewis di CHF3, possiamo dire che la molecola è asimmetrica per questo motivo è una molecola polare. Perché ha un momento di dipolo permanente.
Nel CHF3 struttura legislativa, il momento di dipolo agisce da C verso atomi F più elettronegativi. Per la struttura asimmetrica, non c'è possibilità di annullare il momento di dipolo e la molecola ha un momento di dipolo risultante e lo rende polare.
14. CHF 3 è tetraedrico?
Sì, la molecola CHF3 è tetraedrica. Anche il valore dell'ibridazione e secondo la teoria VSEPR ne ha confermato la struttura.
15. CHF3 è lineare?
No, la molecola non è lineare. Come discusso in precedenza, è una geometria tetraedrica e ha un momento di dipolo permanente per la sua struttura asimmetrica.
Conclusione
Da tutta la discussione sui CHF3 struttura legislativa, possiamo concludere che la molecola è tetraedrica con ibridazione sp3. La molecola è acida per la presenza del protone acido e la molecola è anche polare per la sua struttura asimmetrica.
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