HPO4 2- Lewisova struktura: 3 snadný průvodce krok za krokem

hydrogenfosforečnan nebo HP42- je konjugovaná báze dihydrogenfosfátu s molekulovou hmotností 95.98 g/mol. Je to dvojmocný anorganický fosfátový anion. Má jeden vodík, jeden fosfát a čtyři atomy kyslíku připojené jednou dvojnou vazbou a třemi jednoduchými vazbami kolem atomu fosforu.

Lewisova struktura HPO4 2- obsahuje uprostřed atom fosforu (P) vázaný na jeden atom vodíku (H) a tři atomy kyslíku (O). Dva z atomů O jsou dvojně vázány k P, každý nese dva páry nevazebných elektronů. Třetí atom O je jednoduchou vazbou k P a nese tři páry nevazebných elektronů a je také vázán k atomu H. To má za následek formální náboj -2 na molekule, přičemž atom P má formální náboj +1, jeden atom O (ten vázaný k H) má náboj -1 a zbývající atomy jsou neutrální.

Zdůrazněme následující témata týkající se HPO₄^2-.

Jak nakreslit HPO₄ ^2- Lewisova struktura?

Pro nakreslení Lewisovy struktury jakéhokoli iontu nebo molekuly by měly být dokonale známy následující faktory.

1. Určení počtu valenčních elektronů: Fosfor je prvek 15. skupiny. Má tedy pět valenčních elektronů, zatímco jako elektron skupiny 16 má kyslík ve svém nejzevnějším obalu 6 elektronů a vodík má jeden valenční elektron ve svém 1s orbitálu.
2. Zjištění vazebných elektronů:  V HPO jsou přítomny celkem tři jednoduché (sigma) a jedna dvojná vazba₄^2-. Počet elektronů zapojených do vazby je tedy = (3×2) + (2×2) = 10
3. Zjištění nevazebných elektronů:  Každý z kyslíku s jednoduchou vazbou (s fosforem) má šest elektronů a dva atomy kyslíku (jeden je spojen s fosforem dvojnou vazbou a druhý je spojen dvěma jednoduchými vazbami s atomem fosforu a vodíku) má čtyři elektrony jako nevázané elektronové páry.

HPO₄^2- Lewisova struktura Tvar

Lewisova struktura tvar jakékoli molekuly označuje geometrickou strukturu jakékoli molekuly, která může být určena hybridizací centrálního atomu a osamocených párů (pokud jsou přítomny v centrálním atomu). V následující tabulce jsou znázorněny změny geometrie se změnou hybridizace-

Hybridizace centrálního atomu	Geometrie
sp	Lineární
sp2	Planar
sp3	Tetrahedrální
sp3d	Trigonální bipyramidové (TBP)
sp3d2	Osmistěn

Proto k určení struktury nebo tvaru HPO₄^2-Nejprve by měla být stanovena hybridizace centrálního atomu (fosforu). Hybridizace fosforu v této molekule je sp³. Geometrická struktura by tedy měla být čtyřstěnná. Protože fosforu nezůstaly žádné elektrony jako nevazebné, odpuzování jako osamělý pár-osamocený pár, osamělý pár-vazba a pár vazba-vazba neodchylují svou strukturu od ideální geometrie.

Jinak tyto odpudivé faktory ovlivňují strukturu a také vazebný úhel jakékoli molekuly z ideálního případu.

HPO₄ ^2- Lewisova struktura Formální poplatek

Formální výpočet náboje pomáhá identifikovat nejstabilnější Lewisovu strukturu mezi různými možnými Lewisovými strukturami. Rozhoduje také o celkovém náboji přítomném v molekule.

• Formální náboj = Celkový počet valenčních elektronů – počet elektronů, které zůstávají nevázané – (počet elektronů zapojených do tvorby vazby/2)
• Formální náboj centrálního atomu, fosfor = 5 – 0 – (10/2) = 0
• Formální náboj každého ze dvou atomů kyslíku, spojených s fosforem jednoduchými vazbami = 6 – 6 – (2/2) = -1
• Formální náboj dalších dvou atomů kyslíku (jeden je OH kyslík a druhý je vázán s fosforem dvojnou vazbou) = 6 – 4 – (4/2) = 0

Z výpočtu formálního náboje je dokázáno, že tato molekula má dva záporné náboje na dvou atomech kyslíku, ale tyto dva záporné náboje jsou delokalizovány po celé molekule.

HPO₄ ^2- Lewisův strukturní úhel

Stejně jako geometrická molekulární struktura závisí vazebný úhel v jakékoli molekule také na hybridizaci centrálního atomu. Pro každou hybridizaci existuje určitý vazebný úhel.

Jako centrální atom fosforu je sp³ hybridizované v HPO₄^2-, spojovací úhel by měl být 109.5⁰. Vzhledem k absenci jakéhokoli odpuzování zahrnujícího páry vazeb a osamocené páry, ukazuje svůj skutečný vazebný úhel bez jakékoli odchylky, protože fosforu nezůstaly žádné nevazebné elektrony, které by se účastnily odpuzování osamělého páru-osamělého páru a osamělého páru-vazba.

HPO₄ ^2- Lewisovo pravidlo oktetu struktury

Oktetové pravidlo říká o konfiguraci valenčního obalu elektronu libovolného atomu, který by se měl shodovat s jeho nejbližší konfigurací vzácného plynu (podle periodické tabulky) valenčním obalem elektronu.

V HPO₄ ^2-oktet pravidlo není dodržováno jako fosfor nesplňuje pravidlo oktetu. Fosfor již ve svém valenčním obalu obsahuje pět elektronů (3s²3p⁵). Po vytvoření vazby získá ve svém valenčním obalu dalších pět elektronů. Celkový počet elektronů ve valenčním obalu fosforu je tedy 10, což neodpovídá počtu valenčních elektronů jeho nejbližšího vzácného plynu, argonu (3s² 3p⁶).

Ale oktet pravidlo není porušeno pro atom kyslíku. Má šest elektronů a po vazbě se sousedním atomem fosforu a vodíku získá další dva elektrony ve svém nejzevnějším obalu, který se podobá svému nejbližšímu vzácnému plynu, neonu (2s² 2p⁶).

Vodík má jeden elektron a po vytvoření vazby s kyslíkem je jeho valenční obal vyplněn dvěma elektrony jako jeho nejbližší vzácné plyny helium (1s²).

HPO₄ ^2- Lewis Structure Osamocené páry

Osamělé páry jsou ve skutečnosti ty valenční elektrony, které jsou v Lewisově struktuře znázorněny jako elektronová tečka. Nepodílejí se na tvorbě vazeb s jinými atomy.

• Nevazebný elektron = Celkový počet valenčních elektronů – počet vázaných elektronů.
• Nevazebné elektrony ve fosforu = 5 – 5 = 0
• Nevazebné elektrony každého ze dvou atomů kyslíku, spojené s fosforem jednoduchými vazbami = 6 – 2 = 4 nebo dva páry osamocených elektronů.
• Nevazebné elektrony dalších dvou atomů kyslíku (jeden je OH kyslík a druhý je vázán s fosforem dvojnou vazbou) = 6 – 0 = 6 nebo tři volné páry.

Tedy celkový počet nevazebných elektronů v HPO₄^2- = (2×4) + (2×6) = 20

HPO₄ ^2- Valenční elektrony

Valenční elektrony označují nejvzdálenější elektrony v každém atomu. Reaktivita valenčních elektronů je nejvíce a podílejí se především na tvorbě vazby. Důvodem této větší reaktivity valenčního elektronu je menší přitažlivá síla jádra na valenční slupce.

Fosfor je prvek skupiny dusíku (skupina 15). Ve svém nejzevnějším obalu má pět elektronů a všechny valenční elektrony jsou spotřebovány pro tvorbu vazby. Vodík má jeden elektron (1s¹) a je považován za valenční elektron vodíku. Kyslík je prvek 16. skupiny. Má celkem osm elektronů a mezi těmito osmi elektrony je šest elektronů ve valenčním obalu a jsou považovány za valenční elektrony.

Proto počet valenčních elektronů v HPO₄^2- = 5 + (4×6) + 1 = 30

HPO₄ ^2- rozpustnost

Všechny fosforečnany jsou v zásadě nerozpustné s výjimkou fosforečnanů sodných, draselných a amonných ve vodě, ale některé hydrogenfosforečnany jsou rozpustné jako dihydrogenfosforečnan sodný. Rozpustnost dihydrogenu disodného fosfát je 7.7 g/100 ml při 20⁰ C a 11.8 g/100 ml při 25⁰ C což ukazuje, že rozpustnost dihydrogendifosforečnanu ve vodě se zvyšuje s rostoucí teplotou.

je HPO₄ ^2- polární nebo nepolární?

Polarita nebo dipólový moment závisí na následujících faktorech:

• Rozdíl elektronegativity mezi atomy
• Tvar molekuly nebo orientace vazeb vůči sobě navzájem.

HPO₄^2- je čtyřstěnný s vazebným úhlem 109.5⁰. Existuje rozdíl v elektronegativitě mezi kyslíkem, fosforem a vodíkem. OP vazby jsou tedy polární. Díky čtyřstěnnému tvaru se vazebné momenty navzájem neruší a anion má trvalý dipólový moment.

Proto HPO₄^2- je polární molekula.

 je HPO₄ ^2- kyselina nebo zásada?

Kyselina fosforečná (H₃PO₄) je kyselina. Po odstranění dvou atomů vodíku HPO₄^2-vzniká, což je konjugovaná báze H₂PO₄^-(vzniká po odstranění jednoho atomu vodíku z H₃PO₄). Proto může absorbovat dva protony. Může také darovat svůj poslední proton a vytvořit PO₄^3-.

Působí tedy jako kyselina i zásada.

je HPO₄ ^2- amfiprotické?

Ano, HPO₄^2-je amfiprotický iont což znamená, že může přijímat i darovat proton. Je to konjugovaná báze H₂PO₄^-a konjugovaná kyselina PO₄^3-. Po přijetí dvou protonů tvoří stabilní kyselinu fosforečnou (H₃PO₄).

H₂PO₄^- Lewisova struktura

Je to v podstatě konjugovaná báze kyseliny fosforečné. Po odstranění jednoho protonu z kyseliny fosforečné, H₂PO₄^- se získá. V této mono negativní molekule je fosfor vázán se dvěma OH skupinami dvěma jednoduchými vazbami a se dvěma atomy kyslíku jednoduchou a dvojnou vazbou.

je H₂PO₄^- kyselina nebo zásada?

Je to také amfiprotická látka protože je to konjugovaná báze kyseliny fosforečné. Na druhou stranu může darovat své dva protony k vytvoření PO₄^3-. Působí tedy také jako Bronstedova kyselina. Pro toto dvojí chování jako kyselina a zásada je definována jako amfiprotická látka.

je H₂PO₄^- silnější než HPO₄^2-?

H₂PO₄^- je silnější než HPO₄^2-protože po přijetí jednoho atomu vodíku H₂PO₄^- se stává kyselinou fosforečnou. Protože kyselina fosforečná je slabá kyselina a po odstranění jednoho protonu slábne a další darování protonu HPO₄^2-se stává nejslabším.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Z výše uvedeného článku o HPO lze usuzovat₄^2- že je to konjugovaná báze H₂PO₄^- a je to čtyřstěnný anion s vazebným úhlem 109.5⁰. Je to polární molekula s permanentním dipólovým momentem.

Také čtení:

• Licl Lewisova struktura
• So2cl2 Lewisova struktura
• Icl2 Lewisova struktura
• Ccl3f Lewisova struktura
• Struktura Fcn Lewis
• Lewisova struktura Brf5
• Scl2 Lewisova struktura
• Lewisova struktura O2
• S2o Lewisova struktura
• Lewisova struktura Gah3