HSO3- Struktura Lewisa, charakterystyka: 21 szybkich faktów

Ten artykuł dotyczy struktury HSO3-Lewisa oraz innych ważnych cech i cech. Zacznijmy od struktury HSO3-Lewisa.

HSO3- to niemetaliczna cząsteczka siarczynu. Jest oksoanionem siarki. Jest także sprzężoną zasadą kwasu siarkowego. centralny S to sp3 zhybrydyzowany jak w kwasie siarkowym. Jedno z wiązań -OH jest zastąpione w kwasie siarkowym przez O-, popiół+ jest uwalniany z kwasu siarkawego. Może działać zarówno jako kwas, jak i zasada, ponieważ uwalnia H+ również OH- w odpowiednich warunkach.

Centralny S jest połączony za pośrednictwem jednego ketonowego O, jednej grupy -OH i drugiego O niosącego ładunek ujemny. Ładunek ujemny może być zdelokalizowany między atomami S i O, ponieważ mogą one akumulować ładunek ujemny będący atomem elektroujemnym.

Kilka faktów na temat HSO3-

Pomiędzy anionami wodorosiarczynowymi zawsze istnieje tautomeria. Zjawisko to obserwuje się w spektroskopii NMR. Jeden tautomer ma podwójne wiązanie O, a drugi ma grupę -OH. HSO3- można wytworzyć z kwasu siarkawego przez utratę protonów lub z wodorosiarczynu wapnia przez utratę kationu wapnia.

H2SO3 = H+ + HSO3-

CaHSO3 = Ok+ + HSO3-

Ponownie, gdy dwutlenek siarki reaguje z zasadowym roztworem mocnej zasady, to daje HSO3-.

SO2 + OH- = HSO3-

HSO3- jest sprzężoną zasadą kwasu siarkowego mającą cena 6.97, więc jest mniej zasadowy i mniej kwaśny. Jako HSO3- jest bardzo słabym kwasem, więc jego sprzężoną zasadą jest SO32-.

HSO3- = H.+ + TAK3-

Bisiarczyn też jest dobry Środek redukujący, może łatwo dawać wodór.

2HSO-3 +O2 → 2SO2−4 + 2H+

1.    Jak narysować strukturę HSO3-Lewisa?

Struktura HSO3-lewisa odgrywa kluczową rolę w przewidywaniu różnych cech kowalencyjnych anionu. Dlatego staramy się dowiedzieć, jak można narysować strukturę HSO3-Lewisa.

Najpierw liczymy całkowite elektrony walencyjne dla struktury HSO3-Lewisa. Trzema składnikami struktury lewisa HSO3 są S, O i H. elektrony walencyjne dla S, O i H wynoszą odpowiednio 6,6 i 1. Tak więc całkowita walencja elektronów dla struktury HSO3-Lewisa wynosi (4*6) + 1 + 1 =26 elektronów.

HSO3- struktura Lewisa
HSO3- struktura Lewisa

Obecność dodatkowy ładunek ujemny jest oznaką obecności dodatkowego elektronu więc dodajemy 1 do elektronów walencyjnych.

Teraz wybieramy S jako atom centralny, ponieważ ma on większy i mniej elektroujemny niż O.

Zgodnie z regułą oktetu elektrony wymagane do budowy struktury HSO3-Lewisa to, 4*8 + 2+1 = 35 elektronów, ale elektrony walencyjne struktury HSO3-Lewisa mają 26 elektronów. Tak więc niedobór elektronów wynosi 35-26 = 9 elektronów.

Te niedobory 9 elektronów będą akumulowane przez odpowiednią liczbę wiązań, czyli 4 wiązania i 1 dodatkowy elektron pozostaje jako ładunek ujemny.

Ponieważ O jest bardziej elektroujemne, więc ładunek ujemny na O jest najkorzystniejszym przypadkiem. Po przypisaniu wszystkich wiązań należy upewnić się, że wszystkie atomy powinny być zadowolone z ich wartościowości.

O jest atomami dwuwartościowymi, więc spełniając jego wartościowość dodajemy wiązanie podwójne między S i O. Wszystkie wolne pary są przypisane do atomów S i o, ponieważ zawierają więcej elektronów w swojej powłoce walencyjnej.

2.    HSO3-kształt struktury Lewisa

Kształt struktury Lewisa HSO3 jest podobny do kształtu cząsteczki H2SO3, który jest trójkątny piramidalny. Ale geometria molekularna struktury HSO3-lewisa jest czworościenna zgodnie z teorią VSEPR i wartością hybrydyzacji.

obraz 119
HSO3- kształt

W strukturze HSO3-lewisa centralny S przechodzi sp3 hybrydyzacja wraz z wolną parą i tworzy wiązanie π z orbitalem 3d. Tak więc, zgodnie z VSEPR (para elektronów powłoki Valence) Teoretycznie cząsteczka powinna przyjąć geometrię czworościenną, aby uniknąć wszelkiego rodzaju odpychania sterycznego, ponieważ jest to cząsteczka tetrakoordynacyjna, ale kształt cząsteczki jest trójkątny płaski.

W kształcie sprawdzamy geometrię bez wolnej pary, zaangażowane są tylko pary wiązań i za geometrię odpowiadają trzy pary wiązań, a najlepszą geometrią jest piramida trygonalna.

3.    HSO3- elektrony walencyjne

Całkowita liczba elektronów walencyjnych dla struktury HSO3-Lewisa wynosi 26. Te 26 elektronów jest sumą poszczególnych atomów obecnych w anionie.

Centralny atom S ma sześć elektronów walencyjnych, ponieważ należy do grupy 16, w tym dwa z orbitalu 3s i cztery z orbitalu 3p.

O ma również sześć elektronów walencyjnych, ponieważ należy do grupy VIA układu okresowego, dwa elektrony O pochodzą z orbitalu 2s, a pozostałe cztery elektrony należą do innego orbitalu powłoki walencyjnej 2p.

H ma tylko jeden elektron walencyjny, ponieważ jest pierwiastkiem grupy IA i 1-go okresu. Ujemny ładunek nad anionem jest również liczony jako jeden elektron.

Tak więc całkowite elektrony walencyjne obecne w strukturze HSO3-Lewisa wynoszą (6*4) + 1 + 1 = 26.

4.    HSO3- struktura Lewisa samotne pary

Tylko S i O zawierają pojedyncze pary w strukturze lewisa HSO3. Całkowite samotne pary są sumą pojedynczych samotnych par obecnych nad atomami O i S.

S ma sześć elektronów walencyjnych, ale S ma cztery wiązania pary w strukturze HSO3-Lewis dzieląc cztery elektrony. Tak więc pozostałe dwa elektrony walencyjne istnieją jako jedna samotna para nad S.

O ma również sześć elektronów walencyjnych, a dwa O mają dwie pary wiązań, dzieląc dwa elektrony i resztę czterech elektronów walencyjnych jako dwie pary samotnych par.

Ale jedno O ma tylko jedną parę wiązań z S i zawiera również jeden dodatkowy elektron w jego powłoce walencyjnej. Więc robi się ładunek ujemny a teraz ma siedem elektronów i tylko jedną parę wiązań poprzez dzielenie jednego elektronu.

Tak więc pozostałe sześć elektronów istnieje jako trzy pary samotnych par dla tego atomu O.

Tak więc, całkowita liczba samotnych par dla struktury HSO3-Lewis wynosi 1+2+2+3 =8 par samotnych par.

5.    HSO3 - reguła oktetu struktury Lewisa

Każdy atom po utworzeniu wiązania będzie działał zgodnie z regułą oktetu w celu stabilizacji i uzyskania konfiguracji gazu szlachetnego. Tak więc każdy pojedynczy atom w strukturze HSO3-Lewisa podlega również regule oktetu w celu stabilizacji.

Konfiguracja elektroniczna S to [Ne] 3s23p4. Tak więc ze struktury elektronowej S widać, że ma sześć elektronów na swoim zewnętrznym orbicie, które są 3s i 3p. Jest to atom grupy VIA trzeciego okresu układu okresowego, a więc ma sześć elektronów walencyjnych.

S potrzebuje jeszcze dwóch elektronów na swoim orbicie 3p, więc jego orbital 3p jest wypełniony, ponieważ orbital p może zawierać maksymalnie sześć elektronów, ponieważ ma trzy podzbiory. Po uzyskaniu dwóch elektronów na orbicie p S, jego orbital p jest wypełniony jak najbliższy gaz szlachetny i jest stabilny.

Wtedy S ma sześć elektronów na orbicie p i dwa elektrony na orbicie s, więc S miałby osiem elektronów na swoim orbicie walencyjnym i uzupełniłby swój oktet.

W strukturze HSO3-Lewisa S sprawia, że trzy sigma i jedno wiązanie π odpowiednio z atomami H i O. Jeden elektron ma być promowany na wolny orbital 3D, a elektron tworzy wiązanie π. Teraz S ma trzy niesparowane elektrony na swoim orbicie 3p i te trzy elektrony tworzą wiązania poprzez wspólne elektrony.

Teraz S ma sześć sparowanych elektronów na swoim orbicie 3p i dwa elektrony na orbicie 3s. Tak więc, w końcu, S ma osiem elektronów w swojej powłoce walencyjnej, która jest na orbitalach 3s i 3p i dopełnia swój oktet jak gaz szlachetny.

 O ma konfigurację elektroniczną [On] 2s22p4, więc ma również sześć elektronów na swoim orbicie walencyjnej, które są 2s i 2p. Ponieważ O należy do grupy 16th 2-gi okres układu okresowego pierwiastków, więc ma również sześć elektronów walencyjnych, tak jak S. O ma więcej niż połowę wypełnienia na swoim orbicie 2p i potrzebuje dwóch dodatkowych elektronów do kompletnej reguły oktetu.

Dwa atomy O utworzyły dwa wiązania w strukturze HSO3-Lewisa przy użyciu dwóch elektronów, a teraz O ma trzy sparowane elektrony na swoim orbicie p i ma dwa elektrony na orbicie 2s. Tak więc O ma teraz osiem elektronów i również uzupełnia swój oktet.

Jeden atom O zawiera nad sobą ładunek ujemny i ma w sobie pięć elektronów orbital 2p i potrzebuje jeszcze jednego elektronu.

To O utworzyło pojedyncze wiązanie z S dzieląc jeden ze swoich elektronów, a teraz ma również sześć elektronów na swoim orbicie 2p i już dwa elektrony na orbicie 2s. Tak więc, że O ma również osiem elektronów na swoim orbicie walencyjnej, jak grupa 18th element i kończy swój oktet, aby uzyskać stabilizację

H ma tylko jeden elektron na orbicie 1s, a orbital s zawiera maksymalnie dwa elektrony, więc potrzebuje jeszcze jednego elektronu, aby mógł utworzyć konfigurację elektroniczną taką jak He. H tworzy pojedyncze wiązanie z O dzieli jeden elektron, a jego orbital 1s jest zakończony.

6.    HSO3- ładunek formalny struktury Lewisa

Ponieważ struktura HSO3-Lewisa zawiera ładunek ujemny, musimy obliczyć ładunek formalny, aby pokazać, który atom zawiera ładunek ujemny. Zakładamy taką samą elektroujemność dla wszystkich atomów obecnych w cząsteczce.

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.

Formalny ładunek nad S to 6-2-(8/2) = 0

Formalny ładunek nad O to, 6-4-(4/2) =0

Formalny ładunek nad O to 6-6-(2/2) = -1

Formalny ładunek nad H wynosi, 1-0-(2/2) = 0

SO, jeden z atomów O zawiera nad nim ładunek ujemny, ponieważ O ma formalny ładunek o wartości -1.

7.    HSO3- kąt struktury Lewisa

Kąt wiązania OSO w strukturze HSO3-lewisa jest większy niż oczekiwano. Powinno wynosić około 109.50 ponieważ centralne S to sp3 zhybrydyzowany i przypominający geometrię czworościan.

obraz 120
HSO3-Kąt wiązania

Kąt wiązania zależy od hybrydyzacji oraz teorii VSEPR. Tak więc, naturalnie, AX3 Cząsteczka typu mająca samotną parę wykazuje geometrię czworościenną, a kąt wiązania będzie 109.50. pojedyncze pary wymagały więcej miejsca i z tego powodu geometria będzie czworościenna.

Ale jeśli w cząsteczce występuje czynnik odchylenia, kąt wiązania ulegnie zmianie i pokaże wyjątek teorii VSEPR. W strukturze HSO3-Lewis występuje samotna para wraz z podwójnym wiązaniem. Więc tam jest występuje masywne odpychanie pary samotnych par. Aby zminimalizować tę cząsteczkę odpychania, zmienia swoją geometrię na trójkątną piramidalną.

Ale kąt wiązania dla trójkątny planarny to 1200. Ale jest samotna para i odpychanie pary wiązań, centralna cząsteczka wyrównuje kąt wiązania niższa niż 1200 czyli 1130 dla stabilnej konfiguracji, ale kąt wiązania wynosi powyżej 109.50.

8.    HSO3- rezonans struktury Lewisa

Ze względu na obecność nadmiernej gęstości elektronowej w strukturze HSO3-Lewis nastąpi delokalizacja chmury elektronowej. Zjawisko to odnosi się do rezonansu.

obraz 121
HSO3 - struktury rezonansowe

Możliwe będą trzy różne struktury rezonansowe struktury HSO3-Lewisa. Spośród wszystkich tylko struktura III jest najbardziej stabilną formą kanoniczną cząsteczki, ponieważ zawiera większą liczbę wiązań kowalencyjnych, a więc jest najbardziej stabilna i ma największy wkład.

Struktury I i II są podobne, więc mają mniejszą stabilność niż struktura I.

9.    Hybrydyzacja HSO3-

W strukturze HSO3-lewisa centralny atom S powinien być sp3 zhybrydyzowany. Istnieją różne atomy z różnymi orbitalami o różnej energii. Tak więc przechodzą hybrydyzację, tworząc orbitale hybrydowe o równoważnej energii, aby utworzyć stabilne wiązanie.

Hybrydyzacja N jest obliczana według następującego wzoru:

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.

Zatem hybrydyzacja centralnego S to ½(6+1+1) = 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 5sp3d/dsp3                900 (osiowe), 1200(równikowy)
Oktaedryczny  6sp3d2/ D2sp3       900
Pięciokątny dwupiramidowy7    sp3d3/d3sp3   900, 720

Tak więc możemy wywnioskować z powyższej tabeli, jeśli hybrydyzacja zachodzi w obrębie 4 orbitali, to centralny tom powinien być sp3 zhybrydyzowany.

Teraz możemy zrozumieć hybrydyzację S i tworzenie wiązań.

obraz 122
HSO3-Hybrydyzacja

Ponownie, na diagramie skrzynkowym, widzimy, że jeden z elektronów S z orbitalu p jest promowany na wolny orbital 3d i że elektron tworzy wiązanie π z O, które nie bierze udziału w hybrydyzacji. Tak więc w strukturze HSO3-Lewis będzie jeden dπ-pπ powstanie wiązanie.

10.  HSO3- rozpuszczalność

HSO3- jest w większości rozpuszczalny w wodzie, ale jest również rozpuszczalny w następujących roztworach,

  • CCL4
  • Metanol
  • Benzen
  • Toluen

11.  Czy HSO3 jest rozpuszczalny w wodzie?

Tak, HSO3- jest rozpuszczalny w wodzie.

Cząsteczka jest anionem iz tego powodu ma pewną polarność iz tego powodu jest rozpuszczalna w rozpuszczalnikach polarnych takich jak woda (rozpuszcza się jak).

12.  Czy HSo3 jest kwasem czy zasadą?

HSO3- działa zarówno jako kwas, jak i zasada.

HSO3- jest sprzężoną zasadą H2SO3, więc tutaj może działać jako zasada i może oddawać -OH.

Ale w roztworze wodnym HSO3- może uwalniać H+ i działa jak kwas. jego sprzężoną podstawą jest SO32-.

13.  Czy HSO3- jest mocnym kwasem?

Nie, HSO3- jest bardzo słabym kwasem.

Wartość pka tej cząsteczki jest bardzo wysoka i dodatnia, przez co jest słaba i kwaśna. W roztworze wodnym bardzo wolno dysocjuje. Ale jego sprzężony kwas, kwas siarkowy, jest umiarkowanie mocnym kwasem.

14.  Czy HSO3- to silna zasada?

Nie, HSO3- nie jest silną zasadą.

Wartość pka HSO3- jest prawie neutralna. Więc nie jest to ani mocny kwas, ani bardzo mocna zasada.

15.  Czy HSO3- to bronted zasada?

Nie, HSO3- nie jest bazą Bronsted.

Można sądzić, że HSO3- może być zaakceptowany jako proton lub H+ łatwo, ale po zaakceptowaniu protonu jest przenoszony do kwasu siarkawego. Tak więc, gdy zaakceptuje proton, ale po zaakceptowaniu protonu, nie będzie już zmianą zasady na kwas.

16.  Czy HSO3-wodny?

Nie. HSO3- nie jest wodny.

W stanie fizycznym jest bezbarwną cieczą, ale w roztworze wodnym dysocjuje jego proton bardzo powoli i nie pozostaje już w swojej pierwotnej postaci.

17.  Czy HSO3- jest kwasem Lewisa?

Tak, HSO3- działa jak kwas Lewisa.

S ma dostępny energetycznie wolny orbital 3D. Tak więc, pojedyncze pary z odpowiedniej zasady Lewisa mogą być tam akceptowane i tworzyć HSO3- jako kwas Lewisa.

18.  Czy HSO3 jest neutralny?

Nie, HSO3- jest naładowanym anionem.

Nad cząsteczką będzie obecny ładunek ujemny, a dokładniej, ładunek ujemny znajduje się na atomie O. Tak więc cząsteczka jest rodnikiem kwasowym.

19.  Czy HSO3 jest polarny czy niepolarny?

HSO3- jest cząsteczką polarną.

Istnieje różnica ładunków między atomami S i O. Tak więc wypadkowy moment dipolowy popłynie z miejsca S do O, a ze względu na asymetryczny kształt cząsteczki nie ma szans na zniesienie momentu dipolowego i cząsteczka ma wypadkowy moment dipolowy. Tak więc HSO3- jest cząsteczką polarną.

20.  Czy HSO3- jest sprzężonym kwasem czy zasadą?

HSO3- jest zarówno sprzężonym kwasem, jak i sprzężoną zasadą.

HSO3- jest sprzężoną zasadą kwasu siarkawego. podczas gdy sam jest kwasem, którego sprzężoną zasadą jest SO32-. Zatem HSO3- może być zarówno sprzężonym kwasem, jak i sprzężoną zasadą.

21.  Czy HSO3- jest jonem wieloatomowym?

Tak, HSO3- jest jonem wieloatomowym.

HSO3- składa się z trzech rodzajów jonów, ładunek ujemny znajduje się nad atomem O. Jest to więc anion wieloatomowy.

Wnioski

HSO3- jest sprzężoną zasadą kwasu siarkawego. ale sam hSo3- jest kwasem, ale bardzo słabym. Powoli jonizował w roztworze wodnym.

Przeczytaj także: