Structure de Lewis PCl5 : dessins, hybridation, forme, charges, paire et faits détaillés

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Ici, nous allons explorer comment dessiner la structure de pcl5 lewis, l'hybridation, les charges formelles, la nature chimique, les paramètres de polarité et d'autres propriétés connexes de PCL5, ainsi que ses utilisations.

Le phosphore appartient au 15e groupe du tableau périodique, c'est-à-dire à la famille de l'azote ayant les électrons les plus externes dans la sous-couche 3p. En PCl5, Le phosphore est lié à 5 atomes de chlore via cinq liaisons simples et se présentent sous forme solide cristalline jaune-verdâtre avec un poids moléculaire de 208.2 g/mol et émettent une odeur très désagréable. De plus, la structure de Lewis Pcl5 exhibait la règle de l'octet étendu.

Les étapes du dessin PCl5 structure de lewis

Dessinons les points de Lewis pour PCl5 en suivant les étapes ci-dessous une par une :

Trouver combien d'électrons de valence sont disponibles pour la liaison en PCL5

P (Z = 15) = [Ne] 3s²3p³  c'est à dire. 5 électrons de valence sont là pour le phosphore

Cl (Z = 17) = [Ne] 3s²3p⁵ c'est à dire. 7 électrons pour chaque atome de chlore

Nombre total d'électrons = 5 + 7*5 ( comme total Cl =5 ) = 40

  • Comme l'atome le moins électronégatif occupera la position centrale, donc P placé au centre et les atomes Cl placés sur les côtés extérieurs.
  • Généralement, chaque atome est d'abord un donneur sigma, c'est-à-dire que nous attribuerons d'abord des paires d'électrons partagées pour les liaisons simples et le reste des électrons pris comme une paire isolée. 
  • Il faut noter que l'arrangement des paires d'électrons dans le structure de lewis est telle qu'elle indique une configuration stable. Maintenant, en suivant la procédure ci-dessus, nous obtenons une image de points de Lewis de PCL5.
Structure de Lewis PCL5
PCl5 structure de lewis  (Figure 1)

PCl5 règle d'octet de structure de lewis

Selon la règle de l'octet, après la formation de liaisons entre les atomes respectifs (comme ici nous avons Cl et P), tous les atomes de la formule de Lewis doivent avoir un total de 8 électrons. Cependant, dans le PCL5,molécule, il y a 10 électrons disponibles pour P et 8 électrons pour l'atome Cl.

Cela s'est produit en raison de la présence d'orbitales d, grâce auxquelles elles peuvent avoir un octet étendu. Ces molécules sont appelées composés hypervalents. 

Hors PCL5, d'autres molécules comme IF7 et SF6 entrent également dans cette catégorie ; ces molécules suivent la règle de l'octet. En d'autres termes, avoir un octet étendu.

PCl5 résonance de la structure de lewis

PCL5 est de nature ionique et capable de résonner structure hybride comme indiqué ci-dessous et encore une fois, ces structures satisfaisaient à la règle de l'octet étendu car P contient 10 électrons, comme expliqué dans la règle de l'octet.

fig.2
PCl hybride5 structures résonnantes (Figure 2)

Calcul du formel cdemande pour PCL5 structure de lewis

Charges formelles = [électrons de valence – électrons non liés – ½ électrons liés]

Calcul de la charge formelle pour l'atome de phosphore

Électrons de Valence = 5 (comme appartenant au deuxième groupe)

Nombre d'électrons non liés = 0

Électrons liés = 10

CF = 5 – 0 – 10/2 = 0

Calcul de la charge formelle de l'atome de chlore

Nombre total de valence = 7

Nombre d'électrons non liés = 6

Électrons liés = 2

FC = 7 -6 – 2/2 = 0

D'où la charge formelle totale = 0

Hybridation de PCl5

L'hybridation signifie le chevauchement des orbitales atomiques des atomes visés de telle sorte qu'ils redistribuent leurs énergies, ce qui entraîne la formation de nouvelles orbitales appelées orbitales hybrides. L'ensemble du phénomène s'appelle l'hybridation. L'hybridation rapportée pour PCl5 is Sp3d, dans laquelle une orbitale, trois orbitales p et une orbitale d sont impliquées. Voyons comment cela se passe.

 Étapes impliquées dans l'hybridation de PCL5 :

étapes d'hybridation
Figure 3. Étapes d'hybridation montrant la formation de PCL5

PCL5 structurer des paires isolées

Comme l'hybridation a été expliquée ci-dessus, une question se pose ici est-ce que PCL5 a des paires seules? Habituellement, une paire isolée signifie ceux qui ne participent pas à la liaison. Cependant, il ressort clairement des étapes d'hybridation que chaque électron est impliqué dans le chevauchement. Par conséquent, le nombre total de paires isolées est nul pour le pentachlorure de phosphore.

PCL5 angle, forme et type de liaison de structure lewis

PCL5 adopté bipyramidale trigonale géométrie dans laquelle tous les angles de liaison ne sont pas équivalents c'est à dire.  Tous les atomes de chlore attachés à l'atome central ne sont pas dans le même environnement. Sur 5 , 3 atomes cl sont dans le même plan tout en restant deux dans un plan différent, formant tous ensemble un arrangement bipyramidal trigonal comme le montre l'image ci-dessus.

fig.4
Forme trigonale bipyramidale (Wikipedia)

Les types d'obligations sont présents dans PCL5

Comme indiqué ci-dessus, tous les atomes cl ne sont pas identiques et possédaient différents anges de liaison ainsi que des types de liaison.

Sur 5 liaisons covalentes, trois liaisons situées dans le plan trigonal et connues sous le nom de liaisons équatoriales tout en restant deux, l'un se trouve au-dessus du plan (représenté par un lien en tiret sur la figure 1) et l'autre en dessous du plan (représenté par un lien en tiret) et nommé comme liaisons axiales.

En général, l'angle de liaison est défini comme l'angle entre deux orbitales contenant des électrons de liaison autour de l'atome central de la molécule donnée. Il existe deux angles de liaison car deux types de liaisons existent dans la structure. Comme on peut l'observer sur l'image donnée, les anges entre deux atomes de chlore équatoriaux sont de 120o alors que l'angle entre un atome de chlore équatorial et axial est de 900

fig5
Ici a = liaison axiale, b= liaison équatoriale (Figure 5)

PCL5 polaire ou apolaire ?

La nature polaire de PCL5 est assez surprenant car du fait de la présence de deux types de liaisons, on s'attend à ce qu'elle soit de nature polaire. Cependant, la géométrie, à, bipyramidale trigonale, est responsable de l'arrangement de telle sorte que des liaisons opposées amputer les moments dipolaires les uns des autres, qui se traduit par une nature non polaire.

PCL5 Usages

  • Il agit comme un agent de chloration car il contient relativement deux atomes de chlore libres en position axiale, qui peuvent être facilement extraits. Il peut agir comme un agent approprié pour la chloration.
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  • Ils sont utilisés comme agent déshydratant (élimination de l'eau) dans de nombreuses réactions chimiques en chimie.
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  • Deux médicaments populaires, la pénicilline et la céphalosporine, sont fabriqués à l'aide de PCL5. Il agit comme un catalyseur dans de nombreuses réactions, telles que la formation d'acétylcellulose et les réactions de cyclisation typiques.
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  • Utiliser pour former des chlorures d'acide.
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  • De nombreux composés phosphoreux organiques sont préparés par lui.

Questions fréquentes

quelle est la nature du PCL5 ?

Oui, c'est à cause de sa nature réactive car lorsqu'il entre en contact avec l'eau, il réagit vigoureusement et endommage également la peau humaine. De plus, l'inhalation de PCL5  pendant une durée plus longue peut provoquer une irritation de la cavité nasale et de la gorge.

Pourquoi les liaisons axiales sont-elles plus longues que les liaisons équatoriales en PCL5?

Les liaisons axiales sont plus longues que les liaisons équatoriales. Cela peut s'expliquer en termes de forces répulsives entre les paires d'électrons dues aux différents angles de liaison. Comme le montre la figure 4, les atomes de chlore aux positions axiales sont repoussés par trois atomes de chlore équatoriaux à un angle de 90o et un à 1800, Respectivement.

Généralement, les répulsions entre les paires d'électrons sont inversement proportionnelles aux angles de liaison. Par conséquent, les répulsions entre la paire d'électrons à 1800 peuvent être négligés par rapport à ceux de 90o. Ainsi en ne considérant que les répulsions entre paires d'électrons à 90o, nous pouvons conclure que trois paires d'électrons repoussent chaque liaison axiale.

Cela indique que la paire de liaisons axiales rencontre de plus grandes répulsions des autres liaisons et, par conséquent, la liaison axiale est légèrement plus longue qu'une liaison équatoriale.

Comme PCl5, IP5 peut exister ?

L'hybridation de PCL5 se produit en raison de la petite taille et de la nature électronégative de l'atome Cl, alors que l'iode est relativement beaucoup plus grand et également plus électropositif; par conséquent, l'hybridation est limitée dans ce cas, et la formation de PI5 n'est pas possible.

Est PCl5 agent oxydant ou agent réducteur ?

Il a un état d'oxydation de +5 et ne peut pas apparaître au-delà. Par conséquent, PCl5 ne peut pas agir comme un agent réducteur car l'agent réducteur lui-même subit une oxydation mais provoque la réduction d'autres molécules. Par conséquent, il reste la seule option d'agent réducteur pour PCL5 car l'atome P a tendance à réduire son nombre d'oxydation de + 5 à +3. 

Comment est PCl5 stocké à l'intérieur du laboratoire de chimie ?

des bouteilles bien bouchées sont utilisées pour conserver le PCL5 car il est assez réactif et peut réagir avec les molécules d'eau présentes dans le milieu environnant pour donner de l'acide chlorhydrique ainsi que de l'acide orthophosphorique.

Pourquoi PCL solide5  existent en tant que [PtCl4]+ [PtCl6]- ?

PCL5 a une géométrie bipyramidale trigonale qui n'est pas stable en raison des longueurs de liaison inégales des liaisons axiales et équatoriales. Par conséquent, cette géométrie n'est pas régulière et PCl5 tendent à évoluer vers un arrangement spatial plus stable des atomes ( ie géométrie plus stable). En conséquence, en phase solide, PCl5 se dissocie pour atteindre des géométries tétraédriques et octaédriques plus stables.

PCl5  est une base ou un acide ?

Selon la définition de Lewis de la base et de l'acide ; un acide peut accepter une paire d'électrons d'autres espèces tandis que la base est une substance qui peut désigner une paire d'électrons. Depuis en PCl5, en raison de la présence d'orbitales d vides, il peut facilement accepter des électrons et donc agir comme un acide de Lewis.

Quelle est la meilleure façon pour former PCl5 ?

 PCl5 est formé en utilisant un traitement discontinu ou continu dans lequel, PCl3  est pris comme précurseur et dissous dans un premier temps dans du tétrachlorure de carbone et ce mélange est ensuite versé dans une cuve à double enveloppe contenant un agitateur et un condenseur à reflux fixe.

L'ensemble de l'appareil est bien couvert et Cl2 est introduit au moyen d'un récipient à double enveloppe. L'ensemble du processus est réalisé dans un environnement inerte en raison de la nature réactive du PCl5. Après la réaction, le CS gauche2 est rejeté.

Est PCl5  soluble dans H2O ?

Depuis, PCl5 est de nature non polaire, il ne peut pas être mélangé à un solvant polaire comme l'eau. Cependant, il peut facilement se dissoudre dans un solvant non polaire.

Lequel est le PCL le plus réactif5 ou PCl3 ?

Dans le monde de la chimie, la réactivité de toute substance est inversement proportionnelle à la stabilité de la substance (réactivité = 1/stabilité). Conformément à cette règle, PCl3 a une géométrie relativement plus stable que le PCl5. Par conséquent, de nature moins réactive.

Faits intéressants !

Le phosphore est l'élément le plus abondant du 15e groupe même s'il place dix positions en abondance parmi tous les éléments de la terre.

Le phosphore est important en raison de sa présence dans les roches phosphatées qui peuvent être utilisées comme source d'engrais phosphatés et sont également capables de former d'autres alliages utiles.

Le chlore est le 3ème élément abondant dans l'océan et se place au 21ème rang dans la liste des éléments les plus abondants 

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