W tym artykule powinniśmy omówić strukturę Lewisa HClO3 i różne fakty charakterystyczne. Artykuł zacznijmy od kowalencyjnego charakteru struktury Lewisa HClO3.
W strukturze Lewisa HClO3 Cl jest na stopniu utlenienia +5 i jest to jego najwyższy stopień utlenienia, dzięki czemu może zachowywać się jako środek utleniający, ulegać redukcji i utleniać inne podstawniki. Wartość pka HClO3 jest bardzo niska, prawie ujemna, więc jest to mocny kwas nieorganiczny. centralny atom Cl to sp3 zhybrydyzowany tutaj. Geometria wokół centralnego Cl jest piramidalna w strukturze Lewisa HClO3.
Istnieją dwa podwójnie związane atomy O, a jedna grupa -OH jest przyłączona do centralnego atomu Cl. Centralny Cl zawiera pięć par wiązań i jedną wolną parę. Geometria wokół pojedynczego O ma kształt wygięty.
Kilka ważnych faktów na temat HClO3
HClO3 jest cieczą w stanie fizycznym. Jest to bezbarwny płynny związek. Masa molowa kwasu chlorowego wynosi 84.45 g/mol. Gęstość kwasu wynosi 1g/ml.
Kwas chlorowy można wytworzyć w laboratorium w reakcji kwasu siarkowego z chloranem baru. Nierozpuszczalny siarczan baru usuwa się metodą strącania.
Ba (ClO3)2 + H2SO4 → 2 HClO3 + BaSO4
Inną metodą przygotowania kwasu chlorowego wraz z kwasem solnym jest ogrzewanie kwasu podchlorawego.
3 HClO → HClO3 + 2 HCl
Wodny roztwór można zatężyć do 40% w próżni; rozkład następuje przy dalszym zagęszczaniu lub ogrzewaniu:
8 HClO3 → 4 HClO4 + 2 godz2O + 2 Cl2 + 3 O2
3 HClO3 → HClO4 + H2O + 2 ClO2
Kwas chlorowy i jego sprzężony chloran zasadowy są silne utleniacze.
3KClO3 + 4HCl = 2KCl + Cl2 + 2CIO2 + 2H2O
Mieszanina Cl2 i ClO2 jest znany jako euchlor.
1. Jak narysować strukturę Lewisa HClO3?
Do narysuj strukturę Lewisa HClO3, musimy przestrzegać zasady oktetu, ponieważ centralny Cl pochodzi z elementu blokowego p. Za pomocą struktury Lewisa możemy zrozumieć różne właściwości kowalencyjne HClO3.
Krok 1- W pierwszym etapie tworzenia struktury Lewisa HClO3 powinniśmy zliczyć elektrony walencyjne każdego podstawnika z osobna i zsumować je. Teraz nadchodzi Cl, czyli blok p, grupa 17th element. Ma więc siedem elektronów na swoim orbicie walencyjnym.
Teraz dla O jest to również element blokowy p i grupa 16th element. Należy do pierwiastka grupy VIA, więc ma sześć elektronów na swoim orbicie walencyjnym, o jeden elektron mniej od Cl. Obecne są trzy atomy O, więc całkowite elektrony walencyjne są 3*6 = 18 elektronów.
Teraz przejdź do ostatniego atomu, którym jest H. H jest pierwiastkiem grupy IA i ma tylko jeden elektron, który jest tylko jego elektronem walencyjnym.
Tak więc w strukturze Lewisa HClO3 całkowita liczba elektronów walencyjnych wynosi 7+18+1 = 26 elektronów.
Krok 2- w 2nd krok rysowania struktury Lewisa, decydujemy, który będzie atomem centralnym. Tutaj niejednoznaczność występuje między atomami O i Cl. Oba są elementami p-blokowymi a elektroujemność jest prawie taka sama dla tych dwóch elementów. Ale różnią się wielkością.
Wielkość Cl jest większa niż O, ponieważ w dół grupy okresowej zwiększa się wielkość układu okresowego ze względu na wzrost głównej liczby kwantowej atomów.
Tak więc Cl jest tutaj wybrany jako centralny atom, a trzy atomy O są obecne jako trzy otaczające atomy.
Krok 3- Wszystkie atomy w strukturze Lewisa HClO3 pochodzą z elementów bloku s i p. Tak więc stosowana jest tutaj zasada oktetu. Zgodnie z zasadą oktetu s element blokowy uzupełnia swój skrajny orbital o a maksymalnie dwa elektrony.
Zgodnie z zasadą oktetu elementu blokowego p, uzupełniają swoją powłokę walencyjną o osiem elektronów, ponieważ orbital p zawiera maksymalnie sześć elektronów, a element blokowy p zawsze zawiera orbital s i są dwa elektrony.
Tak więc zgodnie z regułą oktetu wymagane elektrony dla struktury Lewisa HClO3 to 4*8+2 = 34 elektrony. Ale dostępne elektrony walencyjne w strukturze Lewisa HClO3 to 26 elektronów. Tak więc niedobór elektronów to 34-26 = 8 elektronów. Te 8 elektronów jest akumulowanych w wiązaniach 8/2 = 4 wśród podstawników w strukturze Lewisa HClO3.
Krok 4- Teraz w tym kroku połączyliśmy ze sobą wszystkie atomy w strukturze Lewisa HClO3 wymaganą liczbą wiązań. Cl jest tutaj centralnym atomem, więc Cl jest przedstawiany jako centralna pozycja, a następnie dodaje wymaganą liczbę wiązań, aby połączyć wszystkie atomy. Trzy atomy O są połączone trzema pojedynczymi wiązaniami z centralnym atomem Cl, a jedno wiązanie służy do połączenia jednego H z jednym z atomów O.
Tak więc wszystkie cztery wiązania są używane prawidłowo i używane tylko do tworzenia wiązań sigma.
Krok 5- W ostatnim kroku powinniśmy sprawdzić, czy wszystkie atomy w cząsteczce są spełnione przez ich oktet, czy nie. Aby zadowolić ich oktet, powinniśmy dodać wiele wiązań i przypisać nad nimi pojedyncze pary. Aby uzupełnić oktet centralnego Cl, powinniśmy dodać dwa podwójne wiązania między Cl a dwoma atomami. Teraz jedna samotna para jest przypisana nad atomem Cl.
Wszystkie trzy atomy O tworzą dwa wiązania, czy to podwójne wiązanie z centralnym Cl, czy jedno wiązanie z centralnym Cl i jedno wiązanie z atomem H. Teraz nad nimi są przypisane cztery samotne pary.
2. Kształt struktury Lewisa HClO3
Geometria HClO3 struktura Lewisa jest prawie taki sam wokół centralnych atomów Cl i O, ale kształty są różne ze względu na różne obecne środowiska. Ponieważ Cl jest centralnym atomem, skupiamy kształt wokół centralnego atomu Cl w strukturze Lewisa HClO3. Kształt jest piramidalny.
O geometrii cząsteczki decyduje teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion) lub obecność otaczających ją elektronów. Teraz z teorii VSEPR możemy powiedzieć, że jeśli AX3 typ cząsteczki posiadającej samotną parę nad centralnym atomem zawsze przyjmuje geometrię czworościenną.
Geometria tetraedryczna jest idealna dla systemu 8 elektronów, ale ze względu na odpychanie pojedynczych wiązań parowych, będzie odbiegał od rzeczywistego kształtu.
W strukturze Lewisa HClO3 występują dwa wiązania podwójne, wiemy, że wiązania podwójne wymagają więcej miejsca, a także występują pojedyncze pary. W celu uniknięcia odpychania przyjmuje kształt piramidy wokół centralnego atomu Cl.
Ale tutaj w tej cząsteczce obecny jest inny kształt. Geometria wokół atomów O z pojedynczym wiązaniem jest inna niż w centralnym atomie Cl. W jednowiązanym atomie O będzie liczba elektronów będzie wynosić 8 i oczekuje się, że powinna przyjąć geometrię czworościenną. Ale przyjmuje wygięty kształt jak cząsteczka wody z powodu odpychania w otaczającym środowisku.
3. Elektrony walencyjne HClO3
W strukturze Lewisa HClO3 elektrony walencyjne pochodzą od jego podstawników, takich jak atomy Cl, O i H. Indywidualnie przewidź elektrony walencyjne dla każdego atomu i dodaj je razem, aby uzyskać całkowitą liczbę elektronów walencyjnych dla struktury Lewisa HClO3.
Tam atomy Cl, O i H są obecne jako podstawniki w strukturze Lewisa HClO3.
Grupa 17th element Cl ma konfigurację elektroniczną [Ne] 3s23p5. Jest obecny jako VIIA pierwiastek z rodziny halogenów. Z konfiguracji elektronicznej tego pierwiastka możemy powiedzieć, że orbital walencyjny Cl wynosi 3s i 3p. Na danym orbicie znajduje się łącznie siedem elektronów. Te siedem elektronów to elektrony walencyjne, ponieważ są obecne na orbicie walencyjnej, te elektrony uczestniczą w tworzeniu wiązań lub donacji.
Teraz elektroniczna konfiguracja grupy 16th element O to [He]2s22p4. Jest obecny w elemencie VIA iz konfiguracji elektronicznej możemy powiedzieć, że orbitale 2s i 2p są orbitalami walencyjnymi lub najbardziej zewnętrznymi orbitalami dla O. więc elektrony obecne w tych orbitalach są elektronami walencyjnymi dla O. Tak więc O ma sześć elektronów walencyjnych, ponieważ dwa elektrony są obecne na orbicie 2s, a 4 elektrony są obecne na orbicie 2p.
Teraz chodź po H. jest to pierwszy pierwiastek w układzie okresowym i pozycja jego 1st grupa i 1st okres.. Należy do grupy IA, a jego konfiguracja elektroniczna to 1s1. Tak więc orbital 1s jest jego orbitalem walencyjnym, a tylko jeden elektron jest elektronem walencyjnym dla H.
Zatem suma elektronów walencyjnych dla struktury Lewisa HClO3 wynosi 7+(6*3)+1 =26 elektronów.
4. Samotne pary struktury Lewisa HClO3
W strukturze Lewisa HClO3 tylko atomy Cl i O zawierają tylko wolną parę. Całkowita samotne pary struktury Lewisa HClO3 jest sumą samotnych par poszczególnych atomów.
Aby policzyć wolną parę dla każdego pojedynczego atomu, należy sprawdzić konfigurację elektronową i elektrony walencyjne dla poszczególnych atomów. Pojedyncze pary są jedynym rodzajem elektronów walencyjnych, ponieważ są one obecne w powłoce walencyjnej każdego atomu, ale nie uczestniczą w tworzeniu wiązania i istnieją jako para elektronów nad odpowiednim atomem. Przyczynia się do zasady oktetu.
Z konfiguracji elektronowej Cl widać, że istnieje siedem elektronów dla Cl jako elektronów walencyjnych, teraz Cl utworzył trzy wiązania sigma z trzema atomami O i dwa wiązania podwójne z dwoma atomami O. Tak więc po utworzeniu wiązania wielokrotnego dwa elektrony pozostają w powłoce walencyjnej dla Cl. Te dwa elektrony istnieją jako samotna para dla Cl.
W przypadku trzech atomów O dwa atomy O tworzą podwójne wiązanie z Cl, a jeden atom O tworzy jedno wiązanie z Cl i jedno wiązanie z H. Więc trzy O użyły swoich dwóch elektronów do utworzenia wiązania i wiemy, że O ma sześć elektronów walencyjnych, więc pozostałe cztery elektrony istnieją jako dwie pary samotnych par nad trzema atomami O.
H ma tylko jeden elektron, który jest używany do tworzenia wiązania sigma z jednym z atomów O. Tak więc H nie ma samotnej pary w strukturze Lewisa HClO3.
5. Formalny ładunek struktury Lewisa HClO3
Ze względu na obecność różnych atomów elektroujemnych w HClO3, należy sprawdzić całkowity ładunek struktury Lewisa HClO3. Ten proces nazywa się formalnym obciążeniem. Ale zakładamy tutaj, że wszystkie atomy mają taką samą elektroujemność, więc nie ma różnicy w elektroujemności w strukturze Lewisa HClO3.
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.
istnieją trzy różne podstawniki Cl, O i H, więc musimy osobno obliczyć ładunek formalny dla nich.
Formalny ładunek nad atomami Cl wynosi 7-2-(10/2) = 0
Formalny ładunek nad atomami O wynosi 6-4-(4/2) = 0
Ładunek formalny nad atomem H wynosi 1-0-(2/2) = 0
Tak więc z powyższych obliczeń wynika, że każdy atom w strukturze Lewisa HClO3 jest obojętny. Odzwierciedla się również, że struktura Lewisa HClO3 jest również obojętną cząsteczką.
6. Zasada oktetu struktury Lewisa HClO3
Każdy element bloku s i p podlega zasadzie oktetu po utworzeniu dowolnego wiązania lub dowolnej cząsteczki, aby uzyskać stabilność jak gazy szlachetne. Próbują uzyskać strukturę elektronową jak najbliższe gazy szlachetne. Podstawniki w strukturze Lewisa HClO3 tworzą elementy bloku s i p i powinny być zgodne z regułą oktetu.
Centralny Cl w strukturze Lewisa HClO3 należy do grupy 17th pierwiastek i ma siedem elektronów walencyjnych. Jest to element blokowy ap, więc zgodnie z zasadą oktetu, powinien uzupełnić swój oktet poprzez uzupełnienie powłoki walencyjnej o osiem elektronów. Elektrony te pochodzą z akceptowania innych lub dzielenia się przez wiązanie z innym atomem.
Cl tworzy trzy wiązania z trzema atomami O, dzieląc trzy ze swoich elektronów i po jednym z trzech atomów O. Teraz ma sześć elektronów na swoim orbicie walencyjnym p i już dwa elektrony obecne na orbicie s, więc teraz może uzupełnić swój oktet ośmioma elektronami. Tak więc w strukturze Lewisa HClO3, Cl może uzupełnić swój oktet, tworząc wiązania trójsigma z trzema atomami O i uzupełniając swój orbital p i s.
Teraz dla H ma tylko jeden elektron walencyjny i jest elementem blokowym, więc potrzebuje jeszcze jednego elektronu, aby ukończyć swój oktet. Tak więc, gdy H tworzy wiązanie z O, aby dzielić jeden elektron ze swojej strony i jeden ze strony O, wtedy może uzupełnić swój oktet.
W przypadku atomów O w strukturze Lewisa HClO3 występują dwa rodzaje atomów O. Dwa atomy O są przyłączone do centralnego atomu Cl wiązaniem podwójnym, a jeden atom O wiązaniem pojedynczym. O atom ma sześć elektronów walencyjnych i użył dwóch elektronów do wiązań podwójnych lub dwóch wiązań sigma, więc O ma dwa elektrony z pary wiązań ze swojej strony i dwa elektrony z innego miejsca, z którym tworzy wiązanie, a reszta z czterech samotnych par. Tak więc atomy O również uzupełniają swój oktet, dzieląc wiązanie z innymi atomami w strukturze Lewisa HClO3.
7. Kąt struktury Lewisa HClO3
Kąt wiązania wokół centralnego atomu Cl w strukturze Lewisa HClO3 jest mniejszy niż 1200. Ale kąt wokół pojedynczych atomów O jest prawie 1040.
Z teorii VSEPR możemy powiedzieć, że kąt wiązania dla struktury piramidalnej wynosi prawie 1200. Ale kąt wiązania trójkątny planarny wynosi 1200. Ale kąt wiązania wokół centralnego atomu Cl jest mniejszy niż 1200, ze względu na rozległe wiązanie podwójne – samotne wiązanie występuje odpychanie.
Dzięki zminimalizowaniu tego odpychania struktura Lewisa HClO3 dostosowuje w pewnym stopniu jego kąt wiązania i zmniejsza się kąt wiązania. Jeśli występuje jakikolwiek czynnik odchylenia, który jest odpychaniem samotnych par lub odpychaniem par wiązań, kąt wiązania cząsteczki zawsze zmniejsza się niż oczekiwana wartość.
Ponownie, tutaj obserwuje się inny kąt wiązania między atomami Cl i H wokół pojedynczego wiązania atomu O.
Ugrupowanie wokół atomów O z pojedynczym wiązaniem jest czworościenne, więc oczekuje się, że kąt wiązania będzie wynosił 1090, ale są tam dwie samotne pary, więc pojawia się też odpychanie. Aby zminimalizować odrazę tutaj również kąt wiązania maleje i wynosi około 1040.
8. Rezonans struktury Lewisa HClO3
Klakson- zamiast HClO3 wykazuje inną strukturę rezonansową i na podstawie ClO3- struktura rezonansowa kwasowość HClO3 jest zależna.
Wszystkie cztery są różnymi strukturami rezonansowymi ClO3-. Struktura IV jest strukturą o największym znaczeniu ponieważ ma największą stabilność, ze względu na maksymalną liczbę wiązań kowalencyjnych i ładunek ujemny jest obecny nad elektroujemnymi atomami Cl.
Następnie po zmniejszeniu liczby wiązań kowalencyjnych struktura III, potem II i najmniej przyczyniające się I.
Ze względu na większą liczbę struktur rezonansowych zasady sprzężonej, struktura Lewisa HClO3 jest mocnym kwasem.
9. Hybrydyzacja HClO3
2p z O i 3p lub Cl różnią się energią, więc ulegają hybrydyzacji, tworząc nowy orbital hybrydowy o równoważnej energii. W strukturze Lewisa HClO3 centralny Cl jest sp3 zhybrydyzowany.
Wykorzystaliśmy wzór do przewidzenia hybrydyzacji HClO3 struktura Lewisa jest,
H = 0.5(V+M-C+A), gdzie H= wartość hybrydyzacji, V to liczba elektronów walencyjnych w centralnym atomie, M = jednowartościowe atomy otoczone, C=nie. kationu, A=nr. anionu.
Tak więc hybrydyzacja centralnych atomów Cl wynosi 1/2(5+3) = 4 (sp3)
| Structure | Wartość hybrydyzacji | Stan hybrydyzacji centralnego atomu | Kąt wiązania |
| Liniowy | 2 | sp / sd / pd | 1800 |
| Planer trygonalny | 3 | sp2 | 1200 |
| Czworościenny | 4 | sd3/ sp3 | 109.50 |
| Trygonalny bipiramidalny | 5 | sp3d/dsp3 | 900 (osiowe), 1200(równikowy) |
| Oktaedryczny | 6 | sp3d2/ D2sp3 | 900 |
| Pięciokątny dwupiramidowy | 7 | sp3d3/d3sp3 | 900, 720 |
Tak więc z tabeli hybrydyzacji widać, że jeśli liczba orbitali biorących udział w hybrydyzacji wynosi 4, to centralny atom powinien być sp3 zhybrydyzowany.
Rozumiemy hybrydyzację centralnego Cl w HClO3 struktura Lewisa.
Z diagramu pudełkowego widać, że w hybrydyzacji bierzemy pod uwagę tylko wiązanie sigma, a nie wiązania wielokrotne.
10. Rozpuszczalność HClO3
HClO3 jest rozpuszczalny w następującym roztworze,
- Woda
- CCL4
- etanol
- Benzen
11. Czy HClO3 jest rozpuszczalny w wodzie?
HClO3 jest rozpuszczalnikiem polarnym, a woda jest również polarna, więc jest rozpuszczalna w wodzie (jak rozpuszcza się jak).
12. Czy HClO3 jest elektrolitem?
Tak, HClO3 w roztworze wodnym rozpuszcza się i jonizuje w kationach i anionach oraz przenosi prąd, więc jest elektrolitem.
13. Czy HClO3 jest silnym elektrolitem?
Tak, HClO3 jest silnym elektrolitem, ponieważ dysocjacja w roztworze wodnym daje jon H+, który migruje bardzo szybko i przenosi większy prąd, więc jest silnym elektrolitem.
14. Czy HClO3 jest kwaśny czy zasadowy?
HClO3 ma kwaśny atom H, więc jest kwaśny.
15. Czy HClO3 to mocny kwas?
Ze względu na obecność bardziej elektroujemnych atomów przyciągają do siebie gęstość elektronową sigma, a uwolnienie kwaśnego protonu jest bardzo łatwe, więc jest silnie kwaśne.
16. Czy kwas poliprotonowy HClO3?
Nie, ma tylko jeden proton, więc nie jest kwasem poliprotonowym.
17. Czy HClO3 jest kwasem Lewisa?
Nie ma tu wolnego miejsca do przyjęcia samotnej pary, więc HClO3 nie może być kwasem Lewisa.
18. Czy HClO3 jest kwasem Arrheniusa?
Tak, może uwolnić H+ jon, więc jest kwasem Arrheniusa.
19. Czy HClO3 lub HIO3 są silniejsze?
Cl ma większą elektroujemność niż I, więc HClO3 jest silniejszym kwasem niż HIO3.
20. Czy HClO3 jest silniejszy niż HClO2?
HClO3 ma więcej atomów O niż HClO2, więc HClO3 jest silniejszy niż HClO2.
21. Czy HClO3 jest kwasem binarnym?
Nie, to kwas trójskładnikowy.
22. Czy HClO3 jest polarny czy niepolarny?
HClO3 jest związkiem polarnym, ponieważ ma wypadkowy moment dipolowy ze względu na swoją asymetryczną budowę.
23. Czy HClO3 jest liniowy?
Nie, HClO3 jest piramidalny.
24. Czy HClO3 jest paramagnetyczny czy diamagnetyczny?
HClO3 ma charakter diamagnetyczny ze względu na brak niesparowanych elektronów.
25. Temperatura wrzenia HClO3
Temperatura wrzenia HClO3 wynosi 190C.
26. Czy HClO3 jest diprotyczny?
HClO3 jest monoprotonowy.
27. Czy HClO3 jest jonowy czy kowalencyjny?
HClO3 jest kowalencyjny.
28. Czy HClO3 jest kationem?
Brak HClO3 nie jest kationem, ale H+ jest jego kationem.
29. Czy HClO3 jest silniejszy niż HCl?
Nie, HCl jest silniejszy niż HClO3.
30. Czy HClO3 jest silniejszy niż hclo4?
Nie, HClO4 jest silniejszy niż HClO3 ze względu na większą liczbę obecnych atomów O.
31. HClO3 jest silniejszy niż HClO?
Tak, HClO3 jest silniejszy niż HOCl.
32. Czy HClO3 jest kwasem okso?
Tak, HClO3 jest okso kwasem Cl.
33. Czy HClO3 jest wodny?
HClO3 jest płynny.
Wnioski
HClO3 struktura Lewisa jest związkiem trójskładnikowym i kwasem jednozasadowym. jest bardzo mocnym kwasem ze względu na obecność większej liczby atomów O. Jest to przykład kwasu tlenowego halogenu, Cl.
Przeczytaj także:
- Struktura Lewisa P2h4
- Struktura Lewisa Ch2n2
- Struktura Lewisa Caoh2
- Struktura Lewisa PCl4
- Struktura acetonu Lewisa
- Struktury Lewisa
- Struktura Lewisa Io3
- Struktura Lewisa
- Struktura Bn Lewisa
- Struktura Lewisa H2co
Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.