Struktura Lewisa HClO2, charakterystyka: 25 Kompletne szybkie fakty

Ten artykuł zawiera tylko strukturę Lewisa HClO2 i jej 31st ważne fakty w szczegółach. Zacznijmy artykuł od narysowania struktury Lewisa HClO2.

Struktura Lewisa kwasu chlorowego lub HClO2 składa się z kwasu tlenowego halogenu Cl. Centralny atom Cl to sp3 zhybrydyzowany w tym kwasie. Jest jeden dπ-pπ wiązanie obecne między Cl i O. Jest mniej kwaśne niż HClO3 ze względu na brak jednego atomu O. Jest to związek binarny. Stan utlenienia centralnego Cl w strukturze Lewisa HClO2 wynosi +3.

Ze względu na umiarkowany stopień utlenienia HClO2 może działać jako środek utleniający lub redukujący, ale działa jako środek utleniający w wielu reakcjach redoks. Geometria cząsteczkowa jest czworościenna wokół centralnego Cl, ze względu na obecność dwóch par samotnych par i trzech par wiązań, z których jedna jest wiązaniem π.

Kilka faktów na temat HClO2

Sprzężoną zasadą HClO2 jest ClO2-, którego nazwa to chloryt, a przyrostek kończy się na „ous” zamiast „ite”. Na podstawie sprzężonej zasady kwas otrzymuje swoją nazwę. w oparciu o stabilność sprzężonej zasady o kwasie decyduje również jego kwasowość i siła. Stopień utlenienia cl jest wartością pośrednią w tym kwasie, więc jest podatny na reakcję dysproporcjonowania i dysproporcjonowany do podchlorawy (+1) i kwas chlorowy (+5).

2 HClO2 → HClO + HClO3

 III I IV

Masa molowa HClO2 wynosi 68.46 g/mol. Wartość pka kwasu chlorawego wynosi 1.96, więc jest mniej kwaśny niż HClO3.

Metoda otrzymywania HClO2 polega na reakcji chlorynu baru lub ołowiu z rozcieńczonym kwasem siarkowym.

Ba (ClO2)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 HClO2

Pb(ClO2)2 + H2SO4 → PbSOXNUMX4 + 2 HClO2

Tylko Cl jest halogenem, który może tworzyć izolowaną formułę kwasową, taką jak HXO2, ani kwas bromowy, ani kwas jodowy nie mogą być nigdy wyizolowane.

1. Jak narysować strukturę Lewisa HClO2?

Dla każdej cząsteczki kowalencyjnej bardzo ważne jest narysowanie jej struktura Lewisa. Więc próbujemy narysować strukturę Lewisa HClO2 postępując zgodnie z niektórymi protokołami. Ta struktura Lewisa HClO2 pomaga nam znaleźć różne cechy kowalencyjne.

Struktura Lewisa HClO2
Struktura Lewisa HClO2

W procesie rysowania struktury Lewisa HClO2 powinniśmy znaleźć elektrony walencyjne dla całej cząsteczki. Elektrony walencyjne dla poszczególnych atomów obecnych w strukturze Lewisa HClO2 obliczamy oddzielnie i sumujemy je razem. Cl jest pierwiastkiem grupy VIIA, więc ma siedem elektronów walencyjnych na swoim orbicie walencyjnej, O jest pierwiastkiem VIA, więc ma sześć elektronóws i H ma tylko jeden elektron.

Tak więc całkowite elektrony walencyjne dla struktury Lewisa HClO2 to: 7+(6*2)+1 =20 electrons.

Teraz musimy wybrać centralny atom dla struktury Lewisa HClO2. Cl jest większy wśród wszystkich cząsteczek w HClO2 struktura Lewisa, więc wybieramy Cl jako centralny atom dla struktury Lewisa HClO2. Dwa O i H są przyłączone do centralnego atomu odpowiednią liczbą wiązań.

W strukturze Lewisa HClO2 wszystkie atomy powinny być zgodne z regułą oktetu. Tak więc, zgodnie z zasadą oktetu, elektrony wymagane dla każdego atomu to 2+(3*8) = 26 elektronów. Ale elektrony walencyjne wcześniej obliczone dla struktury Lewisa HClO2 to 20 elektronów. Tak więc niedobór elektronów wynosi 26-20 = 6 elektronów.

Ten niedobór sześciu elektronów będzie skumulowane przez 6/2 = 3 obligacje. Tak więc w strukturze Lewisa HClO2 wymagane będą minimum 3 wiązania. Dodaliśmy wszystkie atomy z centralnym atomem o wymaganą liczbę wiązań.

Dwa atomy O są połączone z Cl dwoma pojedynczymi wiązaniami i h będzie przyłączone do jednego O za pomocą pojedynczego wiązania. Będąc cząsteczką kwasu HClO2 powinien zawierać jedną grupę -OH, więc atomy H są przyłączone do miejsca O, a nie do Cl.

Po dodaniu odpowiedniej liczby pojedynczych wiązań, w razie potrzeby dodaliśmy wiele wiązań. Aby uzasadnić wartościowość Cl i O dodaliśmy jeszcze jedno wiązanie między Cl i O. które jest charakterem wiązania podwójnego i jest dπ-pπ powrót wiązanie również.

Teraz dodaj samotne pary nad odpowiednimi atomami. Dwa O zawiera po dwie pary samotnych par, a Cl zawiera również dwie pary samotnych par, które są zaangażowane w hybrydyzację.

2. Kształt struktury Lewisa HClO2

Kształt struktury Lewisa HClO2 odpowiada za samotne pary nad centralnymi atomami Cl, a także otaczające dwa atomy O. Ze względu na odpychanie samotnych par par, kształt nieco odbiega od rzeczywistego kształtu czworościennego.

Kształt HClO2

Geometria HClO2 struktura Lewisa jest czworościenna wraz z dwiema samotnymi parami nad centralnym atomem Cl. Ale geometria elektronowa cząsteczki jest kanciasta. W rzeczywistości, bez samotnych par nad atomami Cl, kształt Struktura Lewisa HClO2 jest wygięta lub kanciasta.

Cząsteczka typu AX2  będzie miał liniowy kształt zgodnie z teorią VSEPR (Valence Shell Electrons Pair). Ale jeśli nad centralnym atomem znajdują się pojedyncze pary, wówczas jego geometria lub kształt ulegnie zmianie i odbiegnie od idealnej geometrii.

Ponownie, od liczby elektronów dla orbitalu zewnętrznego dla otaczających atomów oraz centralnego atomu i jest równe 8 wtedy jego kształt będzie czworościenny. Tak więc, jeśli weźmiemy pod uwagę samotne pary nad centralnym atomem Cl w HClO2 struktura Lewisa wtedy liczba elektronów wynosi 8 i przyjmuje geometrię czworościenną wraz z dwiema parami samotnych par.

Ale bez samotnych par kształt nie może być liniowy dla struktury Lewisa HClO2 ze względu na odpychanie gęstością elektronową dla atomów O i Cl.

3. Elektrony walencyjne HClO2

Całkowite elektrony walencyjne dla struktury Lewisa HClO2 są sumą pojedynczych elektronów walencyjnych dla każdego atomu obecnego w cząsteczce. Indywidualnie obliczamy elektrony walencyjne dla każdego atomu, a następnie sumujemy je dla struktury Lewisa HClO2.

Centralnym atomem w strukturze Lewisa HClO2 jest Cl czyli grupa 17th element w układzie okresowym, więc ma siedem elektronów walencyjnych na orbicie walencyjnej. Te siedem elektronów bierze udział w tworzeniu wiązań lub samotnych par, więc liczymy siedem elektronów dla Cl jako jego elektrony walencyjne.

2nd ważnym atomem w strukturze Lewisa HClO2 jest O, czyli grupa 16th element w układzie okresowym i należy również do grupy VIA. Więc ma sześć elektronów walencyjnych. Te sześć elektronów bierze udział w tworzeniu wiązań i samotnych par w strukturze Lewisa HClO2, więc uważamy sześć elektronów dla O jako elektronów walencyjnych.

Pozostały atom H ma na swoim orbicie jeden elektron walencyjny.

Tak więc całkowite elektrony walencyjne w strukturze Lewisa HClO2 to: 7+(6*2)+1 = 20 elektronów.

4. Samotne pary struktury Lewisa HClO2

Wolne pary są dostępne dla tych atomów, które mają wiele elektronów z pary wiązań w powłoce walencyjnej lub na orbicie. Tylko atomy O i Cl mają samotne pary w strukturze Lewisa HClO2.

W strukturze Lewisa HClO2 CL ma siedem elektronów walencyjnych w powłoce walencyjnej, ale nie wszystkie elektrony biorą udział w tworzeniu wiązania lub donacji, więc pozostałe elektrony, które nie są zaangażowane w tworzenie wiązania, istnieją jako samotne pary.

 Cl używał tylko trzech elektronów do tworzenia wiązań z dwoma atomami O, dwoma wiązaniami pojedynczymi i jednym wiązaniem podwójnym. Tak więc pozostałe cztery elektrony obecne w powłoce walencyjnej Cl w strukturze Lewisa HClO2 istnieją jako dwie pary samotnych par nad atomem Cl.

Teraz chodź w atomach O, O ma sześć elektronów walencyjnych, ponieważ jest pierwiastkiem VIA, a oba O tworzą dwa wiązania w strukturze Lewisa HClO2. Jeden atom O tworzy jedna sigma i jedno wiązanie π z Cl i innym O tworzy jedno wiązanie pojedyncze z Cl i jedno wiązanie sigma z atomem H.

Zasadniczo dwa atomy O użyły dwóch elektronów walencyjnych w tworzeniu wiązania, a reszta czterech elektronów, które nie są zaangażowane w tworzenie wiązania, ale w oktecie przyczyniającym się, istnieje jako dwie pary samotnych par nad każdym O atom w strukturze Lewisa HClO2.

H nie ma takiej możliwości, więc jest to brak samotnej pary.

5. Reguła oktetu struktury Lewisa HClO2

Wszystkie atomy w układzie okresowym po utworzeniu wiązania próbują uzupełnić swój oktet i próbują uzyskać najbliższą konfigurację gazu szlachetnego dla stanu stabilnego, szczególnie elementy bloku s i p zawsze postępują zgodnie z regułą oktetu, a w strukturze Lewisa HClO2 wszystkie atomy są z bloku s i p, więc muszą przestrzegać reguły oktetu.

Konfiguracja elektroniczna Cl to [Ne]3s23p4, jest to grupa 17th element. Cl należy do rodziny halogenów i grupy VIIA. Z konfiguracji elektronowej centralnego atomu Cl możemy powiedzieć, że ma on siedem elektronów walencyjnych, które są obecne odpowiednio w orbitalach 3s i 3p. Zgodnie z zasadą oktetu, element blokowy p powinien wypełniać powłokę walencyjną o osiem elektronów, więc potrzebuje jeszcze jednego elektronu, aby uzupełnić swój oktet.

W orbicie 3p atomu Cl znajduje się pięć elektronów, a maksymalna liczba elektronów zgromadzonych przez orbital p wynosi sześć, teraz tworzy dwa pojedyncze wiązania z dwoma atomami O dzielonymi z dwoma elektronami. Teraz ma sześć elektronów na swoim orbicie 3p w trakcie hybrydyzacji. Tak więc Cl wypełnia swój oktet, tworząc wiązania z O przechodzącym hybrydyzację.

Teraz dla O konfiguracja elektroniczna to: [On] 2s22p4. O to grupa 16th element i element VIA. Ma więc sześć elektronów walencyjnych, gdzie dwa elektrony znajdują się na orbicie 2s, a cztery na orbicie 2p. O jest również elementem bloku ap, więc powinien postępować zgodnie z regułą oktetu, uzupełniając swój orbital 2p o sześć elektronów.

Teraz O tworzy dwa wiązania jedno z Cl i jedno z H lub podwójne wiązanie z atomami Cl. W tych dwóch wiązaniach O dzieli swoje dwa elektrony, a pozostałe dwa elektrony pochodzą z miejsca Cl lub H. Tak więc, po udziale w tworzeniu więzi, O uzupełnia swój oktet, wypełniając jego orbital 2p na sześć elektronów a dwa elektrony są już na orbicie 2s.

H jest elementem blokowym posiadającym jeden elektron na swoim orbicie. Aby element blokowy s wypełnił regułę oktetu, potrzebuje dwóch elektronów na orbitalu s, ponieważ orbital s może zgromadzić maksymalnie dwa elektrony tylko dlatego, że ma jedną podpowłokę. Tak więc H tworzy wiązanie z O, aby dzielić jeden ze swoich elektronów, a drugi z miejsca O, aby uzupełnić swój oktet.

6. Formalny ładunek struktury Lewisa HClO2

Stopień utlenienia Cl w strukturze Lewisa HClO2 wynosi +3, ale nie możemy przewidzieć, czy cząsteczka jest naładowana lub obojętna. Musimy więc obliczyć formalny ładunek cząsteczki, biorąc pod uwagę tę samą elektroujemność dla każdego podstawnika.

Wzór, którego możemy użyć do obliczenia opłaty formalnej, FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp

Gdzie Nv to liczba elektronów w powłoce walencyjnej lub najbardziej zewnętrznym orbicie, Nlp to liczba elektronów w pojedynczej parze, a Nbp  to całkowita liczba elektronów biorących udział tylko w tworzeniu wiązania.

W strukturze Lewisa HClO2 występują trzy różne podstawniki, więc musimy obliczyć ładunek formalny dla pojedynczego atomu.

Formalny ładunek Cl to 7-4-(6/2) = 0

Formalny ładunek O to, 6-4-(4/2) = 0

Formalny ładunek H to, 1-0-(2/2) = 0

Tak więc z obliczenia formalnego ładunku struktury Lewisa HClO2 widać, że cząsteczka jest obojętna i nie pojawia się na niej żaden ładunek lub ładunek jest całkowicie zneutralizowany.

7. Kąt struktury Lewisa HClO2

Ze względu na odpychanie pary samotnej pary, kąt wiązania zmniejsza się od oczekiwanej wartości w strukturze Lewisa HClO2. Jeśli występuje jakikolwiek czynnik odchylenia, to kąt wiązania zawsze odbiega w celu prawidłowej orientacji atomów w cząsteczce.

Kąt wiązania HClO2

Geometria wokół centralnego Cl w strukturze Lewisa HClO2 jest czworościenna wraz z dwiema parami samotnych par. Tak więc oczekiwany kąt wiązania powinien wynosić 109.50 zgodnie z teorią VSEPR. Ale tutaj, jeśli kąt wiązania O-Cl-O przyjmuje wartość 1090 wtedy powinno być masowe odpychanie między podwójnym wiązaniem a samotnymi parami.

Wiemy, że pojedyncze pary i podwójne wiązania wymagały więcej miejsca. Tak więc cząsteczka nie będzie już istnieć w swojej stabilnej formie. Tak więc, unikając tego typu odpychania, kąt wiązania O-Cl-O zmniejsza się od swojej pierwotnej wartości i powinien być w pobliżu 1040. W rzeczywistości przyjmuje kształt wygięty, więc kąt wiązania zmniejsza się dla prawidłowej orientacji par wiązań, a także par samotnych.

Ponownie, inny kąt wiązania Cl-OH jest również obserwowany w strukturze Lewisa HClO2. Ten kąt wiązania jest prawie 1040 ponieważ struktura przypomina cząsteczkę wody w kształcie litery V. Właściwie geometria wokół O jest czworościenna z dwiema samotnymi parami, ale tutaj odpychanie jest mniejsze niż w poprzednim przypadku, ponieważ jej Pojedyncze wiązanie Cl-O jest obecne, a odległość wiązania pojedynczego wiązania jest zawsze większa niż podwójnego wiązania.

Więc tutaj odpychanie samotnych par jest mniejsze, a kąt wiązania jest prawie 1040 jak cząsteczka wody, ponieważ przyjmuje taki sam kształt jak woda.

8. Rezonans struktury Lewisa HClO2

Sprzężona zasada struktury Lewisa HClO2 jest bardziej stabilizowana rezonansowo niż cząsteczka kwasu. W jonie Chlorus (ClO2-) ze względu na ładunek ujemny, chmury elektronowe mogą być zdelokalizowane między różnymi formami szkieletu za pomocą rezonansu.

Struktury rezonansowe HClO2

Wszystkie trzy struktury są różnymi formami rezonansowymi sprzężonej zasady struktury Lewisa HClO2. Spośród trzech struktur III jest strukturą bardziej przyczyniającą się do rezonansu, ponieważ jest bardziej stabilna ze względu na więcej wiązania kowalencyjnegos, a ładunek ujemny jest obecny nad elektroujemnym atomem Cl.

Po tej strukturze pojawia się II, ponieważ zawiera mniejszą liczbę wiązań kowalencyjnych niż struktura I, ale więcej niż struktura I. Struktura I jest mniej przyczyniająca się lub mniej stabilna, ponieważ zawiera mniejszą liczbę wiązań kowalencyjnych i ładunek dodatni na elektroujemny atom Cl, który jest czynnikiem destabilizującym.

Ogólna stabilność sprzężonej zasady struktury Lewisa HClO2 wynosi III>II>I.

9. Hybrydyzacja HClO2

Energie orbitali Cl i O są różne i nie jest łatwo utworzyć wiązanie kowalencyjne, więc ulegają hybrydyzacji poprzez mieszanie orbitali, aby wytworzyć orbital hybrydowy o równoważnym orbitalu i utworzyć stabilne wiązanie kowalencyjne. Centralny Cl to sp3 zhybrydyzowany tutaj.

Wykorzystaliśmy wzór do przewidywania hybrydyzacji struktury Lewisa HClO2,

H = 0.5(V+M-C+A), gdzie H= wartość hybrydyzacji, V to liczba elektronów walencyjnych w centralnym atomie, M = otoczone jednowartościowe atomy, C=nie. kationu, A=nr. anionu.

W strukturze Lewisa HClO2 centralny atom Cl jest, ½(6+2) = 4 (sp3)

Structure    Wartość hybrydyzacji  Stan hybrydyzacji centralnego atomu    Kąt wiązania
Liniowy           2          sp / sd / pd            1800
Planer trygonalny    3sp2                 1200
Czworościenny      4sd3/ sp3            109.50
Trygonalny bipiramidalny 5sp3d/dsp3          900 (osiowe), 1200(równikowy)
Oktaedryczny            6sp3d2/ D2sp3          900
Pięciokątny dwupiramidowy  7sp3d3/d3sp3            900, 720

           

Z tabeli hybrydyzacji możemy powiedzieć, że jeśli wartość hybrydyzacji dla dowolnego centralnego atomu wynosi 4 to powinno być sp3 zhybrydyzowany.

Zajmijmy się hybrydyzacją centralnego Cl w strukturze Lewisa HClO2.

Hybrydyzacja HClO2

Z diagramu pudełkowego HClO2 struktura Lewisa, możemy powiedzieć, że dwie pary samotnych par nad Cl również prezentują orbital hybrydowy i nie możemy brać pod uwagę wiązania π w hybrydyzacji. W grę wchodzą jeden orbital s i trzy p.

10. Rozpuszczalność HClO2

HClO2 rozpuszczalny w,

  • woda
  • Benzen
  • Tetrachlorek węgla

11. Czy HClO2 jest rozpuszczalny w wodzie?

HClO2 jest częściowo jonowy i polarny, więc jest rozpuszczalny w wodzie.

12. Czy HClO2 jest elektrolitem?

Tak, HClO2 to elektrolit w roztworze wodnym.

13. Czy HClO2 jest silnym elektrolitem?

Tak, elektroliza wytwarza silne jony H+, więc jest to silny elektrolit.

14. Czy HClO2 ma odczyn kwaśny czy zasadowy?

Ze względu na obecność kwaśnego protonu HClO2 ma odczyn kwaśny.

15. Czy HClO2 to mocny kwas?

HClO2 jest silnym kwasem ze względu na obecność silnych elektroujemnych atomów Cl i O.

16. Czy kwas poliprotonowy HClO2?

Nie, HClO2 jest kwasem monoprotonowym.

17. Czy HClO2 jest kwasem Lewisa?

Nie, w HClO2 nie ma wolnego miejsca.

18. Czy HClO2 jest kwasem Arrheniusa?

HClO2 uwalnia H+ jonów w środowisku wodnym, więc jest to kwas Arrheniusa.

19. Czy HClO2 jest polarny czy niepolarny?

Tak, HClO2 jest cząsteczką polarną ze względu na swoją asymetryczną budowę i wypadkowy moment dipolowy.

20. Czy HClO2 jest liniowy?

Nie, HClO2 ma kształt wygięty.

21. Czy HClO2 jest paramagnetyczny czy diamagnetyczny?

Ze względu na brak niesparowanych elektronów, HClO2 jest diamagnetyczny.

22. Temperatura wrzenia HClO2

Temperatura wrzenia HClO2 jest wysoka z powodu zerwania podwójnego wiązania.

23. Czy HClO2 jest jonowy czy kowalencyjny?

HClO2 jest cząsteczką kowalencyjną.

24. Czy wiązanie wodorowe HClO2?

Nie, w HClO2 nie ma wiązania H.

25. Czy HClO2 jest binarny czy oksokwasem?

Tak, HClO2 jest binarnym kwasem tlenowym halogenu.

Wnioski

HClO2 jest mocnym kwasem, ponieważ jego sprzężona zasada jest bardziej stabilna. Kwas jest słabszy niż HClO3, ze względu na mniejszą liczbę atomów O.

Przewiń do góry