XeF4 Μοριακή Γεωμετρία και Bond Angeles

Η χημική ένωση XeF4 (Τετραφθοριούχος Xenon) περιλαμβάνει άτομα ξένου και φθορίου. Είναι η πρώτη δυαδική χημική ουσία που βρέθηκε στον κόσμο. Είναι ένα ευγενές αέριο με χημικό τύπο 

Xe + 2F2 -> XeF4.

Σε συμπαγή μορφή, το XeF4 έχει πυκνότητα 4,040 g cm3 και έχει συμπαγή λευκή εμφάνιση. Η θερμοκρασία είναι 115,7 βαθμοί Κελσίου (240,26 βαθμοί Φαρενάιτ). Το Τετραφθοριούχο Xenon, όπως και τα άλλα Φθοριούχα Xenon, παρουσιάζει έναν εξεργονικό σχηματισμό. Στους 115,7 βαθμούς Κελσίου, η χημική ουσία εξαχνώνεται. Όταν εκτίθεται σε κανονική πίεση και θερμοκρασία, το XeF4 παραμένει σταθερό.

Διατηρεί τη σταθερότητά του σε τυπικές θερμοκρασίες και πιέσεις. Παράγει μοριακό οξυγόνο, υδροφθόριο και καθαρό αέριο ξένον αφού έρθει σε επαφή με το νερό.

Δομή Lewis του XeF4

Τώρα που γνωρίζουμε τα ηλεκτρόνια σθένους του Τετραφθοριούχου Xenon, η σκιαγράφηση της δομής Lewis του θα είναι πολύ πιο εύκολη. Η δομή κουκίδων Lewis δείχνει τη σχέση μεταξύ των ηλεκτρονίων σθένους που περιβάλλουν συγκεκριμένα άτομα σε ένα μόριο. Οι γραμμές δηλώνουν τους δεσμούς στη δομή, ενώ οι κουκκίδες δηλώνουν τα ηλεκτρόνια που δεν εμπλέκονται στο σχηματισμό δεσμών. Τα μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια, γνωστά και ως μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων, είναι ηλεκτρόνια που δεν σχηματίζουν δεσμούς με άλλα ηλεκτρόνια.

Θα βάλουμε το Xenon στη μέση, με όλα τα άλλα άτομα φθορίου γύρω του, αφού είναι το λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο. Κάθε μοριακός σύνδεσμος απορροφά δύο ηλεκτρόνια και δεδομένου ότι αυτό το μόριο έχει τέσσερις απλούς δεσμούς, οκτώ από τα 36 ηλεκτρόνια καταναλώνονται. Αρχίστε να τυλίγετε τα ηλεκτρόνια σθένους γύρω από τα άτομα με τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια σθένους. Ένα ηλεκτρόνιο από το ηλεκτρόνιο εξωτερικού σθένους συνέδεσε το άτομο φθορίου με το ηλεκτρόνιο εξωτερικού σθένους.

Παρατηρήστε ότι 24 ηλεκτρόνια έχουν ήδη προσκολληθεί στα άτομα φθορίου. Λόγω της εξαίρεσης του από τον κανόνα της οκτάδας, το Xenon θα γίνει ο αποδέκτης των μονών ζευγών ηλεκτρονίων των μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων όταν τα άτομα εξατμίζονται. Το Xenon συνδυάζει αυτά τα μη δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων με αυτά τα δύο μη δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων για να σχηματίσει μια δομή Lewis με δύο ζεύγη ηλεκτρονίων μόνο στο Xe και έξι μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια σε κάθε άτομο φθορίου.

Μοριακή Γεωμετρία XeF4

Η γεωμετρία των μορίων, γνωστή και ως μοριακή δομή, είναι μια τρισδιάστατη αναπαράσταση του πλήρους μορίου. Είναι μια χρήσιμη ιδέα για την κατανόηση και την ανάλυση της αντιδραστικότητας, της πολικότητας, του χρώματος, της φάσης της ύλης, του μαγνητισμού και άλλων φαινομένων. Ωστόσο, η υπόθεση της δομής Lewis δεν λαμβάνει υπόψη τη μορφή ενός μορίου. Ως αποτέλεσμα, η μοριακή γεωμετρία χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της θεμελιώδους μορφής των μορίων.

Στο τέλος, η δομή κουκίδων Lewis αποκαλύπτει τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια ή τα μόνα ζεύγη. Ενδέχεται να υπάρχει ηλεκτρική απώθηση μεταξύ αυτών των δύο ζευγών μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων αφού υπάρχουν με τέτοιο τρόπο. Ως αποτέλεσμα, η υπόθεση VSEPR υπονοεί ότι πρέπει να υπάρχει μια ελάχιστη απώθηση ηλεκτρονίων. Αυτό θα βοηθήσει στο σχηματισμό μιας σταθερής δομής για το χημικό. Επικεντρώνεται στις θέσεις που επιτυγχάνονται από ομάδες ηλεκτρονίων στο άτομο του πυρήνα ενός μορίου. Οι θέσεις μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια βλέποντας όλες τις ομαδοποιήσεις ηλεκτρονίων, είτε πρόκειται για δεσμευτικά είτε μη δεσμευτικά ζεύγη ηλεκτρονίων.

Πρέπει να δημιουργηθεί μια σωστή δομή Lewis για να φτάσουμε στη γεωμετρία ενός μορίου. Βοηθά στον προσδιορισμό του αριθμού των δεσμευτικών και μη δεσμευτικών ομάδων ηλεκτρονίων. Τα μη δεσμευτικά ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε ένα κάθετο επίπεδο μέσα σε μια οκταεδρική διάταξη για να επιτευχθεί μια σταθερή δομή. Απέχουν 180 μοίρες μεταξύ τους και βλέπουν προς την άλλη κατεύθυνση. Είναι η μόνη αιτία πίσω από την τετράγωνη επίπεδη μορφή του τετραφθοριούχου ξένου.

Υβριδισμός XeF4

Είναι ο τρόπος με τον οποίο τα τροχιακά ενός ατόμου συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν ένα νέο υβριδοποιημένο τροχιακό, το οποίο δίνει στα μόρια το σχήμα τους και τα μοναδικά χαρακτηριστικά σύνδεσης. Συμβολίζει επίσης την υπόθεση του δεσμού σθένους. Η κβαντομηχανική εξηγεί την έννοια του υβριδισμού. Ατομικά τροχιακά στο ίδιο επίπεδο επιτρέπεται να συμμετέχουν στη διαδικασία. Η ενέργεια ανακατανέμεται στα άλλα τροχιακά για να παρέχει συγκρίσιμη ενέργεια. Τα υβριδικά τροχιακά είναι τροχιακά που δημιουργήθηκαν πρόσφατα. Συμβαίνει μόνο όταν τα άτομα βρίσκονται στη διαδικασία σχηματισμού δεσμών, όχι όταν βρίσκονται σε αέρια κατάσταση.

Τα δύο τροχιακά ενός ατόμου του ίδιου ενεργειακού επιπέδου συγχωνεύονται για να δημιουργήσουν ένα νέο είδος τροχιακού. Ο υβριδισμός του μορίου XeF4 θα εμφανιστεί εδώ. Το Τετραφθορίδιο Xenon περιλαμβάνει το άτομο του πυρήνα ξένο, το οποίο χρησιμεύει ως το επίκεντρο για τον υβριδισμό. Το κέλυφος σθένους του ατόμου έχει 6 ηλεκτρόνια στο τροχιακό 5p και 2 ηλεκτρόνια στο τροχιακό 5s. Στο 5ο κέλυφος, δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στα τροχιακά f και d. Για να γεμίσουν τα κενά διαστήματα στα τροχιακά 5d, δύο ηλεκτρόνια από το τροχιακό 5p πηδούν στα τροχιακά 5d. Είναι ενθουσιασμένοι. Ο υβριδισμός sp3d2, ο οποίος έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια στο τροχιακό 5p και δύο άλλα στο τροχιακό 5d, σχηματίζεται από τα υπόλοιπα τέσσερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, σχηματίζεται ένας δεσμός σίγμα.

Γωνίες δεσμού XeF4

Οι δεσμοί F-Xe-F έχουν γωνίες δεσμού 90 μοιρών, ενώ οι μοναχικοί δεσμοί έχουν γωνίες 180 μοιρών. Επειδή τα άτομα φθορίου βρίσκονται σε 90 μοίρες μεταξύ τους, τα ηλεκτρόνια στο επίπεδο του μορίου κατανέμονται συμμετρικά. Αυτές οι γωνίες δεσμών βοηθούν στη δημιουργία τετράγωνης επίπεδης μοριακής γεωμετρίας.

Στο XeF4  Polarity 

Το XeF4 είναι μια μη πολική χημική ουσία. Επειδή το XeF4 έχει συμμετρική γεωμετρική δομή, είναι τετράγωνο επίπεδο. Τα δίπολα κατά μήκος του δεσμού Xe-F αλληλοεξουδετερώνονται, με αποτέλεσμα ένα μηδενικό καθαρό δίπολο. Ως αποτέλεσμα, το μόριο XeF4 έχει ομοιογενή κατανομή φορτίου χωρίς πόλωση.

Συμπέρασμα

Επειδή έχει απλή δομή, το Τετραφθορίδιο Xenon είναι ένα βασικό μόριο. Η διπολική ροπή μέσα στους δεσμούς είναι μηδενική, καθιστώντας το μη πολικό μόριο. Τα μη συνδεδεμένα ηλεκτρόνια παράγουν ένα οκταεδρικό σχήμα στη δομή, το οποίο είναι τετράγωνο επίπεδο. Τα μοναχικά ζεύγη καταλαμβάνουν τις αξονικές θέσεις της γεωμετρίας για να μειώσουν την απώθηση σε οκταεδρική μορφή.