HPO4 2- Struktura Lewisa, charakterystyka: 19 faktów, które powinieneś wiedzieć


W tym artykule krótko omówiono „strukturę HPo4 2-Lewisa” różne fakty dotyczące wodorofosforanu, takie jak struktura Lewisa, samotne pary, ładunek formalny, polarność, struktura.

wodorofosforan lub HPO42- jest sprzężoną zasadą diwodorofosforanu o masie cząsteczkowej 95.98 g/mol. Jest dwuwartościowym nieorganicznym anionem fosforanowym. Ma jeden atom wodoru, jeden fosforan i cztery atomy tlenu połączone jednym podwójnym wiązaniem i trzema pojedynczymi wiązaniami wokół atomu fosforu.

Podkreślmy następujące tematy dotyczące HPO42-.

Jak narysować HPO4 2- struktura Lewisa?

Aby narysować strukturę Lewisa dowolnego jonu lub cząsteczki, należy doskonale znać następujące czynniki.

  1. Wyznaczanie liczby elektronów walencyjnych: Fosfor to pierwiastek z grupy 15. Tak więc ma on pięć elektronów walencyjnych, podczas gdy jest to elektron z grupy 16, tlen ma 6 elektronów w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce, a wodór ma jeden elektron walencyjny na swojej orbicie 1s.
  2. Znalezienie elektronów wiążących:  Łącznie trzy pojedyncze (sigma) i jedno podwójne wiązanie są obecne w HPO42-. Dlatego liczba elektronów biorących udział w wiązaniu wynosi = (3×2) + (2×2) = 10
  3. Znalezienie niewiążących elektronów:  Każdy z pojedynczych wiązań tlenu (z fosforem) ma sześć elektronów, a dwa atomy tlenu (jeden jest połączony z fosforem wiązaniem podwójnym, a drugi z dwoma pojedynczymi wiązaniami z atomem fosforu i wodoru) ma cztery elektrony jako niezwiązane pary elektronów.
struktura hpo4 2-Lewis
HPO42- Struktura Lewisa

HPO42- Struktura Lewisa Kształt

Struktura Lewisa kształt dowolnej cząsteczki oznacza strukturę geometryczną dowolnej cząsteczki, którą można określić przez hybrydyzację atomu centralnego i wolnych par (jeśli występują w atomie centralnym). W poniższej tabeli przedstawiono zmiany geometrii wraz ze zmianą hybrydyzacji:

Hybrydyzacja centralnego atomuGeometria
spLiniowy
sp2Planar
sp3Czworościenny
sp3dTrygonalny bipiramidalny (TBP)
sp3d2Oktaedryczny

Dlatego, aby określić strukturę lub kształt HPO42-, należy najpierw określić hybrydyzację atomu centralnego (fosforu). Hybrydyzacja fosforu w tej cząsteczce to sp3. Zatem struktura geometryczna powinna być czworościenna. Ponieważ fosfor nie ma żadnych elektronów jako niewiążących, więc odpychanie, takie jak samotna para-samotna para, samotna para-wiązana para i para wiązana-wiązana nie odbiegają swojej struktury od idealnej geometrii.

W przeciwnym razie te odpychające wpływają na strukturę i kąt wiązania dowolnej cząsteczki z idealnego przypadku.

Kształt HPO42-

HPO4 2- struktura Lewisa Formalna opłata

Obliczanie ładunku formalnego pomaga zidentyfikować najbardziej stabilną strukturę Lewisa spośród różnych możliwych struktur Lewisa. Decyduje również o całkowitym ładunku obecnym w cząsteczce.

  • Ładunek formalny = całkowita liczba elektronów walencyjnych – liczba elektronów pozostaje niezwiązanych – (liczba elektronów biorących udział w tworzeniu wiązania/2)
  • Ładunek formalny atomu centralnego, fosfor = 5 – 0 – (10/2) = 0
  • Ładunek formalny każdego z dwóch atomów tlenu połączony z fosforem wiązaniami pojedynczymi = 6 – 6 – (2/2) = -1
  • Ładunek formalny kolejnych dwóch atomów tlenu (jeden to tlen OH, a drugi jest połączony z fosforem wiązaniem podwójnym) = 6 – 4 – (4/2) = 0

Z obliczenia ładunku formalnego dowiedziono, że ta cząsteczka ma dwa ładunki ujemne na dwóch atomach tlenu, ale te dwa ładunki ujemne są zdelokalizowane po całej cząsteczce.

HPO4 2- Kąt struktury Lewisa

Podobnie jak geometryczna struktura molekularna, kąt wiązania w dowolnej cząsteczce zależy również od hybrydyzacji atomu centralnego. Dla każdej hybrydyzacji istnieje określony kąt wiązania.

Ponieważ centralny atom fosforu to sp3 zhybrydyzowany w HPO42-, kąt wiązania powinien wynosić 109.50. Ze względu na brak jakiegokolwiek odpychania obejmującego pary wiązań i samotnych par, pokazuje swój rzeczywisty kąt wiązania bez żadnych odchyleń, ponieważ fosfor nie ma niewiążących elektronów, które mogłyby uczestniczyć w odpychaniu samotna para-samotna para i samotna para-wiązana para.

HPO4 2- Reguła oktetu struktury Lewisa

Reguła oktetu mówi o konfiguracji elektronowej powłoki walencyjnej dowolnego atomu, który powinien pasować do najbliższego mu (zgodnie z układem okresowym) konfiguracji elektronowej powłoki walencyjnej.

W HPO4 2-zasada oktetu nie jest przestrzegana, ponieważ fosfor nie spełnia reguły oktetu. Fosfor zawiera już pięć elektronów w powłoce walencyjnej (3s23p5). Po utworzeniu wiązania osiąga pięć dodatkowych elektronów w powłoce walencyjnej. Dlatego całkowita liczba elektronów w powłoce walencyjnej fosforu wynosi 10, co nie odpowiada liczbie elektronów walencyjnych najbliższego gazu szlachetnego, argonu (3s2 3p6).

Ale zasada oktetu nie jest naruszona dla atomu tlenu. Ma sześć elektronów i po związaniu się z sąsiednimi atomami fosforu i wodoru osiąga dwa dodatkowe elektrony w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce, co przypomina najbliższym gazem szlachetnym neon (2s2 2p6).

Wodór ma jeden elektron i po utworzeniu wiązania z tlenem jego powłoka walencyjna jest wypełniona dwoma elektronami jak najbliższy gaz szlachetny hel (1 s2).

HPO4 2- Samotne pary struktury Lewisa

Pojedyncze pary to w rzeczywistości te elektrony walencyjne, które są pokazane jako kropka elektronowa w strukturze Lewisa. Nie uczestniczą w tworzeniu wiązań z innymi atomami.

  • Niezwiązany elektron = Całkowita liczba elektronów walencyjnych – liczba związanych elektronów.
  • Niewiążące elektrony w fosforze = 5 – 5 = 0
  • Niewiążące elektrony każdego z dwóch atomów tlenu, połączone z fosforem wiązaniami pojedynczymi = 6 – 2 = 4 lub dwie pary samotnych elektronów.
  • Niewiążące elektrony kolejnych dwóch atomów tlenu (jeden to tlen OH, a drugi jest połączony z fosforem wiązaniem podwójnym) = 6 – 0 = 6 lub trzy samotne pary.

Dlatego całkowita liczba niewiążących elektronów w HPO42- = (2×4) + (2×6) = 20

HPO4 2- Elektrony walencyjne

Elektrony walencyjne wskazują najbardziej zewnętrzne elektrony powłoki w każdym atomie. Reaktywność elektronów walencyjnych jest największa i biorą one udział głównie w tworzeniu wiązań. Powodem tej większej reaktywności elektronu walencyjnego jest mniejsza siła przyciągania jądra na powłoce walencyjnej.

Fosfor to pierwiastek z grupy azotowej (grupa 15). Ma pięć elektronów w swojej najbardziej zewnętrznej powłoce, a wszystkie elektrony walencyjne są wykorzystywane do tworzenia wiązań. Wodór ma jeden elektron (1s1) i jest uważany za elektron walencyjny wodoru. Tlen jest pierwiastkiem grupy 16. Ma łącznie osiem elektronów, a wśród tych ośmiu elektronów sześć elektronów znajduje się w powłoce walencyjnej i są uważane za elektrony walencyjne.

Dlatego liczba elektronów walencyjnych w HPO42- = 5 + (4×6) + 1 = 30

HPO4 2- Rozpuszczalność

Wszystkie fosforany są w zasadzie nierozpuszczalne, z wyjątkiem fosforanów sodu, potasu i amonu w wodzie, ale niektóre wodorofosforany są rozpuszczalne jak diwodorofosforan disodowy. Rozpuszczalność diwodoru disodowego fosforan 7.7 g/100 ml w 200 C i 11.8 g/100 ml w 250 C co wskazuje, że rozpuszczalność diwodorodifosforanu w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Czy HPO?4 2- polarny czy niepolarny?

Biegunowość lub moment dipolowy zależy od następujących czynników:

  • Różnica elektroujemności między atomami
  • Kształt cząsteczki lub orientacja wiązań względem siebie.

HPO42- ma kształt czworościanu o kącie wiązania 109.50. Istnieje różnica elektroujemności między tlenem, fosforem i wodorem. Tak więc wiązania OP są polarne. Ze względu na kształt czworościenny momenty wiązania nie znoszą się wzajemnie, a anion posiada stały moment dipolowy.

Dlatego HPO42- jest cząsteczką polarną.

 Czy HPO?4 2- kwas czy zasada?

Kwas fosforowy (H3PO4) jest kwasem. Po usunięciu dwóch atomów wodoru, HPO42-powstaje, który jest sprzężoną zasadą H2PO4-(powstały po usunięciu jednego atomu wodoru z H3PO4). Dlatego może pobierać dwa protony. Może również oddać swój ostatni proton i utworzyć PO43-.

Działa więc zarówno jako kwas, jak i zasada.

Czy HPO?4 2- amfiprotyczne?

Tak, HPO42-jest jonem amfiprotycznym co oznacza, że ​​może zarówno przyjmować, jak i oddawać proton. Jest sprzężoną podstawą H2PO4-i sprzężony kwas PO43-. Po przyjęciu dwóch protonów tworzy stabilny kwas fosforowy (H3PO4).

H2PO4- Struktura Lewisa

Jest to w zasadzie sprzężona zasada kwasu fosforowego. Po wyeliminowaniu jednego protonu z kwasu fosforowego H2PO4- jest uzyskiwany. W tej mono-ujemnej cząsteczce fosfor jest związany z dwoma grupami OH dwoma pojedynczymi wiązaniami i dwoma atomami tlenu odpowiednio przez pojedyncze i podwójne wiązanie.

 H2PO4- Struktura Lewisa

Czy H2PO4- kwas czy zasada?

Jest to również substancja amfiprotyczna ponieważ jest sprzężoną zasadą kwasu fosforowego. Z drugiej strony może oddać swoje dwa protony, tworząc PO43-. W ten sposób działa również jako kwas Bronsteda. W przypadku tego podwójnego zachowania jako kwasu i zasady określa się go jako substancję amfiprotyczną.

Czy H2PO4- silniejszy niż HPO42-?

H2PO4- jest silniejszy niż HPO42-ponieważ po zaakceptowaniu jednego atomu wodoru H2PO4- staje się kwasem fosforowym. Ponieważ kwas fosforowy jest słabym kwasem i po wyeliminowaniu jednego protonu staje się słabszy i dalsze oddanie protonowego HPO42-staje się najsłabszy.

Wnioski

Można wywnioskować z powyższego artykułu na temat HPO42- że jest sprzężoną zasadą H2PO4- i jest anionem czworościennym o kącie wiązania 109.50. Jest to cząsteczka polarna mająca stały moment dipolowy.

Aditi Roy

Witam, jestem Aditi Ray, firma zajmująca się chemią na tej platformie. Ukończyłam chemię na Uniwersytecie w Kalkucie oraz studia podyplomowe na Techno India University ze specjalizacją z chemii nieorganicznej. Bardzo się cieszę, że należę do rodziny Lambdageeks i chciałbym w uproszczony sposób wyjaśnić temat. Połączmy się przez LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202

Najnowsze posty