Narysuj wzór elektronowy cząsteczki trichlorku jodu $\text{ICl}_3$. Zaznacz kreskami pary elektronowe wiązań chemicznych oraz wolne pary elektronowe. Następnie rozstrzygnij, czy przedstawiony model (ilustracja kształtu cząsteczki zbudowanej z atomu centralnego związanego z trzema podstawnikami $x=3$, dla $L_p=4$) jest ilustracją kształtu cząsteczki $\text{ICl}_3$. Napisz wartość liczby przestrzennej cząsteczki $\text{ICl}_3$.
Metoda VSEPR: $L_p = x + y$, gdzie $x$ – liczba podstawników, $y$ – liczba wolnych par elektronowych na atomie centralnym.
🎓 Wzorcowe rozwiązanie krok po kroku
Rozwiązanie – Zadanie 5.2: Trichlorek jodu ICl3
Krok 1. Wyznaczenie liczby elektronów walencyjnych atomu centralnego i podstawników
Jod (I) należy do grupy 17 (VIIA) – posiada 7 elektronów walencyjnych.
Chlor (Cl) należy do grupy 17 (VIIA) – każdy atom Cl posiada 7 elektronów walencyjnych.
W cząsteczce $\text{ICl}_3$ atom centralny to jod, który tworzy 3 wiązania z atomami chloru.
Liczba elektronów walencyjnych wnoszonych przez jod: $7$
Liczba elektronów walencyjnych wnoszonych przez 3 atomy Cl: $3 \times 7 = 21$
Łącznie: $7 + 21 = 28$ elektronów walencyjnych (14 par elektronowych).
$$3 \times 2 = 6 \text{ elektronów zużyto na wiązania}$$
Pozostałe elektrony: $28 - 6 = 22$ elektrony $= 11$ par niewiążących.
Każdy z 3 atomów Cl obsadza 3 wolne pary elektronowe: $3 \times 3 = 9$ par.
Na atomie centralnym I pozostają: $11 - 9 = \mathbf{2}$ wolne pary elektronowe.
Wzór elektronowy (zapis symboliczny – pary zaznaczone kreskami):
:Cl: :Cl: :Cl:
| | |
:Cl – I – Cl
Dokładnie: atom jodu tworzy 3 pary wiążące (3 wiązania I–Cl) oraz posiada 2 wolne pary elektronowe. Każdy atom Cl posiada 3 wolne pary elektronowe. Jod należy do pierwiastków bloku $p$ okresu 5, więc może rozszerzać oktet (ma dostępne orbitale $d$).
Krok 3. Wyznaczenie liczby przestrzennej $L_p$ metodą VSEPR
Wzór metody VSEPR:
$$L_p = x + y$$
gdzie:
$x$ – liczba podstawników (atomów Cl) = $3$,
$y$ – liczba wolnych par elektronowych na atomie centralnym (I) = $2$.
$$L_p = 3 + 2 = \mathbf{5}$$
Krok 4. Rozstrzygnięcie dotyczące przedstawionego modelu
Model opisany w zadaniu odpowiada cząsteczce o liczbie przestrzennej $L_p = 4$ i liczbie podstawników $x = 3$ (np. geometria trygonalno-piramidalna jak w $\text{NH}_3$, gdzie $y=1$, $L_p=4$).
Dla $\text{ICl}_3$ wyznaczono $L_p = 5$ (nie $L_p = 4$), co oznacza, że wyjściowy układ elektronów wokół jodu jest bipiramidalny trygonalny. Przy $x = 3$ i $y = 2$ wolne pary zajmują pozycje równikowe, a kształt cząsteczki (geometria atomów) to kształt litery T (T-shaped).
Przedstawiony model (trygonalna piramida, $L_p = 4$) NIE jest ilustracją kształtu cząsteczki $\text{ICl}_3$.
Wynik końcowy:
Atom centralny I ma 3 pary wiążące i 2 wolne pary elektronowe.
Liczba przestrzenna cząsteczki $\text{ICl}_3$: $$\boxed{L_p = 5}$$
Przedstawiony model ($L_p = 4$, $x = 3$) nie jest ilustracją kształtu cząsteczki $\text{ICl}_3$, ponieważ dla $\text{ICl}_3$ liczba przestrzenna wynosi $L_p = 5$, a nie $4$.
Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.
