Struktura HSO3- Lewis, charakteristiky: 21 rychlých faktů

by

Tento článek se týká struktury HSO3- Lewis a dalších důležitých charakteristik a vlastností. Začněme strukturou HSO3- Lewis.

HSO3- je nekovová siřičitanová molekula. Je to oxoanion síry. Je to také konjugovaná báze kyseliny siřičité. centrální S je sp3 hybridizované jako v kyselině siřičité. Jedna z vazeb -OH je nahrazena v kyselině siřičité O-, jako H+ se uvolňuje z kyseliny siřičité. Může působit jako kyselina i jako báze, protože uvolňuje H+ také OH- za vhodných podmínek.

Centrální S je spojen přes jednu ketonickou O, jednu -OH skupinu a další O nesoucí záporný náboj. Záporný náboj může být delokalizován mezi atomy S a O, protože mohou akumulovat negativní náboj jako elektronegativní atom.

Některá fakta o HSO3-

Mezi bisulfitovými anionty vždy existuje tautomerie. Tento jev je pozorován v NMR spektroskopii. Jeden tautomer má dvojnou vazbu O a druhý má -OH skupinu. HSO3- lze připravit z kyseliny siřičité ztrátou protonů nebo z hydrogensiřičitanu vápenatého ztrátou kationtu vápníku.

H2SO3 = H+ + HSO3-

CaHS3 = Ca+ + HSO3-

Opět, když oxid siřičitý reaguje se zásaditým roztokem silné zásady, pak vzniká HSO3-.

SO2 + OH- = HSO3-

Hso3- je konjugovaná báze kyseliny siřičité, která má pka 6.97, takže je méně zásaditý a také méně kyselý. Jako HSO3- je velmi slabá kyselina, takže její konjugovanou bází je SO32-.

Hso3- = H+ + SO3-

Bisulfit je také dobrý redukční činidlomůže snadno poskytovat vodík.

2HSO-3 + O.2 → 2SO2-4 + 2H+

1.    Jak nakreslit HSO3- Lewisovu strukturu?

HSO3- Lewisova struktura hraje klíčovou roli v predikci různých kovalentních charakteristik aniontu. Snažíme se tedy naučit, jak lze nakreslit HSO3-lewisovu strukturu.

Nejprve spočítáme celkové valenční elektrony pro HSO3- Lewisovu strukturu. Tři složky HSO3- Lewisovy struktury jsou S, O a H. Valenční elektrony pro S, O a H jsou 6,6 a 1, v tomto pořadí. Celkový počet valenčních elektronů pro HSO3- Lewisovu strukturu je tedy (4*6) + 1 + 1 = 26 elektronů.

HSO3- Lewisova struktura
HSO3- Lewisova struktura

Přítomnost extra negativní náboj je známkou přítomnosti dalšího elektronu a tak přidáme 1 k valenčním elektronům.

Nyní zvolíme S jako centrální atom, protože má větší a méně elektronegativní než O.

Podle oktetového pravidla je elektronů potřebných pro HSO3- Lewisovu strukturu, 4*8 + 2 +1 = 35 elektrony, ale valenční elektrony HSO3- Lewisovy struktury jsou 26 elektrony. Takže nedostatek elektronů je 35-26 = 9 elektronů.

Těchto nedostatkových 9 elektronů bude akumulováno vhodným počtem vazeb, což jsou 4 vazby a 1 elektron navíc zůstává jako záporný náboj.

Protože O je elektronegativnější, tak záporný náboj na O je nejpříznivější případ. Po přiřazení všech vazeb bychom měli zajistit, aby všechny atomy byly uspokojeny svou valenci.

O jsou bivalentní atomy, takže k uspokojení jeho valence přidáme dvojnou vazbu mezi S a O. Všechny osamocené páry jsou přiřazeny přes atomy S a o, protože obsahují více elektronů ve svém valenčním obalu.

2.    HSO3- tvar Lewisovy struktury

HSO3-lewisův tvar struktury je jako tvar molekuly H2SO3, který je trigonální pyramida. Ale molekulární geometrie HSO3-lewisovy struktury je podle teorie VSEPR a hodnoty hybridizace tetraedrická.

obrázek 119
HSO3- tvar

V HSO3- Lewisově struktuře centrální S podléhá sp3 hybridizuje spolu s jeho osamoceným párem a vytváří vazbu π s 3d orbitalem. Tedy podle VSEPR (pár elektronů Valence Shell) Podle teorie by molekula měla přijmout tetraedrickou geometrii, aby se zabránilo jakémukoli druhu sterického odpuzování, protože se jedná o molekulu s tetrakoordinátem, ale tvar molekuly je trigonální rovinný.

Ve tvaru kontrolujeme geometrii bez osamoceného páru, jedná se pouze o páry vazeb a za geometrii jsou zodpovědné tři páry vazeb a nejlepší geometrie je trigonální pyramida.

3.    HSO3- valenční elektrony

Celkový počet valenčních elektronů pro HSO3- Lewisovu strukturu je 26. Těchto 26 elektronů je součtem jednotlivých atomů přítomných v aniontu.

Centrální atom S má šest valenčních elektronů, protože patří do skupiny 16, z nichž dva jsou z 3s a čtyři z 3p orbitalu.

O má také šest valenčních elektronů, protože patří do skupiny VIA periodické tabulky dva elektrony O jsou z orbitalu 2s a zbývající čtyři elektrony patří do jiného valenčního obalu 2p orbitalu.

H má pouze jeden valenční elektron, protože je to skupina IA a prvek 1. periody. Záporný náboj na aniontu se také počítá jako jeden elektron.

Takže celkový počet valenčních elektronů přítomných v HSO3- Lewisově struktuře je (6*4) + 1 + 1 = 26.

4.    HSO3- Lewisova struktura osamělé páry

Pouze S a O obsahují osamocené páry ve struktuře HSO3- Lewis. Celkové osamocené páry jsou součtem jednotlivých osamělých párů přítomných na atomech O a S.

S má šest valenčních elektronů, ale S má čtyři vazby párů ve struktuře HSO3- Lewis sdílením čtyř elektronů. Zbývající dva valenční elektrony tedy existují jako jeden osamocený pár nad S.

O má také šest valenčních elektronů a dva O mají dva vazebné páry prostřednictvím sdílení dvou elektronů a zbytek čtyř valenčních elektronů jako dva páry osamělých párů.

Ale jeden O má pouze jeden vazebný pár s S a také obsahuje jeden elektron navíc ve své valenční skořápce. Takže to dostane a záporný náboj a nyní má sedm elektronů a pouze jeden vazebný pár prostřednictvím sdílení jednoho elektronu.

Takže zbývajících šest elektronů existuje jako tři páry osamělých párů pro tento atom O.

Celkový počet osamělých párů pro strukturu HSO3-lewis je tedy 1+2+2+3 = 8 párů osamělých párů.

5.    HSO3- pravidlo oktetu Lewisovy struktury

Každý atom po vytvoření vazby bude následovat pravidlo oktetu pro stabilizaci a získá konfiguraci vzácných plynů. Takže každý jednotlivý atom v HSO3-lewisově struktuře také dodržuje oktetové pravidlo pro stabilizaci.

Elektronická konfigurace S je [Ne] 3 s23p4. Takže z elektronové struktury S je ukázáno, že má ve svém nejvzdálenějším orbitálu šest elektronů, které jsou 3s a 3p. Je to skupina VIA atom 3. periody periodické tabulky, má tedy šest valenčních elektronů.

S potřebuje další dva elektrony ve svém 3p orbitalu, takže jeho 3p orbital je naplněn, protože orbital p může obsahovat maximálně šest elektronů, protože má tři podmnožiny. Po získání dvou elektronů v orbitalu p se jeho orbital p zaplní jako nejbližší vzácný plyn a je také stabilní.

Pak má S šest elektronů v orbitalu p a dva elektrony v orbitalu s, takže S by měl ve svém valenčním orbitalu osm elektronů a dokončil by svůj oktet.

V HSO3- Lewisově struktuře S dělá tři sigma a jedna π vazby s atomy H a O. Jeden elektron má být povýšen na prázdný 3d orbital a tento elektron vytvoří π vazbu. Nyní má S ve svém 3p orbitálu tři nepárové elektrony a tyto tři elektrony vytvářejí vazby prostřednictvím sdílení elektronů.

Nyní má S šest párových elektronů ve svém 3p orbitalu a dva elektrony v 3s orbitalu. Takže konečně, S má osm elektronů ve svém valenčním obalu, který je v 3s a 3p orbitalech a doplňuje svůj oktet jako vzácný plyn.

 O má elektronickou konfiguraci [He] 2 s22p4, takže má ve svém valenčním orbitalu také šest elektronů, které jsou 2s a 2p. Protože O patří do skupiny 16th 2. období periodické tabulky, takže má také šest valenčních elektronů jako S. O má více než polovinu vyplněný svůj 2p orbital a potřebuje dva další elektrony pro úplné oktetové pravidlo.

Dva atomy O vytvořily dvě vazby v HSO3-lewisově struktuře pomocí dvou elektronů a nyní má O ve svém orbitálu p tři párové elektrony. ve svém 2s orbitálu má dva elektrony. Takže O má nyní osm elektronů a také doplňte jeho oktet.

Jeden atom O obsahuje záporný náboj a má v sobě pět elektronů 2p orbital a potřebuje ještě jeden elektron.

Ten O vytvořil jednoduchou vazbu se S sdílením jednoho ze svých elektronů a nyní má také šest elektronů ve svém 2p orbitalu a dva elektrony již v 2s orbitálu. Takže, že O má také osm elektronů ve svém valenčním orbitálu skupina 18th prvek a dokončí svůj oktet, aby získal stabilizaci

H má pouze jeden elektron v 1s orbitálu a s orbital obsahuje maximálně dva elektrony, takže potřebuje ještě jeden elektron, aby mohl vytvořit elektronovou konfiguraci jako He. H tvoří jednoduchou vazbu s O sdílí jeden elektron a jeho 1s orbital je dokončen.

6.    HSO3- formální náboj Lewisovy struktury

Protože struktura HSO3- Lewis obsahuje záporný náboj, musíme vypočítat formální náboj, abychom ukázali, který atom obsahuje záporný náboj. Předpokládáme stejnou elektronegativitu pro všechny atomy přítomné v molekule.

Vzorec, který můžeme použít k výpočtu formálního poplatku, FC = Nv - Nlp -1/2 Nbp

Kde Nv je počet elektronů ve valenčním obalu nebo nejvzdálenějším orbitalu, Nlp je počet elektronů v osamoceném páru a Nbp  je celkový počet elektronů, které se podílejí pouze na tvorbě vazby.

Formální náboj na S je 6-2-(8/2) = 0

Formální náboj na O je 6-4-(4/2) =0

Formální náboj nad O je, 6-6-(2/2) = -1

Formální náboj nad H je, 1-0-(2/2) = 0

Takže jeden z atomů O obsahuje záporný náboj, protože O má formální náboj o hodnotě -1.

7.    HSO3- úhel Lewisovy struktury

Úhel vazby OSO ve struktuře HSO3-lewis je větší, než se očekávalo. Mělo by to být kolem 109.50 jako centrální S je sp3 hybridizovaný a geometrii podobný čtyřstěnný.

obrázek 120
HSO3- Úhel vazby

Úhel vazby závisí na hybridizaci a také na teorii VSEPR. Takže, přirozeně, AX3 molekula typu s osamoceným párem vykazuje tetraedrickou geometrii a vazebný úhel bude 109.50. osamocené páry vyžadovaly více prostoru az toho důvodu bude geometrie čtyřstěnná.

Ale pokud je v molekule přítomen odchylkový faktor, pak se úhel vazby změní a bude vykazovat výjimku teorie VSEPR. Ve struktuře HSO3- Lewis je osamocený pár spolu s dvojnou vazbou. Takže existuje dochází k masivnímu odpuzování osamělého páru-vazba. Aby se minimalizovala tato odpudivá molekula, změní svou geometrii na trigonální pyramidu.

Ale úhel vazby pro trigonální rovina je 1200. Existuje však osamocený pár a odpuzování vazebných párů, centrální molekula vyrovnává vazebný úhel nižší než 1200 což je 1130 pro stabilní konfiguraci, ale úhel vazby je vyšší než 109.50.

8.    HSO3- rezonance Lewisovy struktury

V důsledku přítomnosti nadměrné elektronové hustoty ve struktuře HSO3-lewis dojde k delokalizaci elektronového mraku. Tento jev se týká rezonance.

obrázek 121
HSO3- Rezonanční struktury

Budou možné tři různé rezonanční struktury HSO3- Lewisovy struktury. Mezi všemi je pouze struktura III nejstabilnější kanonickou formou molekuly, protože obsahuje vyšší počet kovalentních vazeb, takže je nejstabilnější a také nejvíce přispívající.

Struktura I a II jsou podobné, takže mají menší stabilitu než struktura I.

9.    HSO3- hybridizace

V HSO3- Lewisově struktuře by měl být centrální atom S sp3 hybridizované. Existují různé atomy s různými orbitaly s různou energií. Takže procházejí hybridizací za vzniku hybridních orbitalů s ekvivalentní energií, aby vytvořily stabilní vazbu.

Hybridizace N se vypočítá podle následujícího vzorce:

H = 0.5 (V+M-C+A), kde H= hybridizační hodnota, V je počet valenčních elektronů v centrálním atomu, M = obklopené monovalentní atomy, C=č. kationtu, A=č. aniontu.

Hybridizace centrálního S je tedy, ½(6+1+1) = 4(sp3)

Struktura        Hybridizační hodnota      Stav hybridizace centrálního atomu             Úhel vazby
Lineární                2  sp /sd / pd                               1800
Planner trigonal    3   sp2                      1200
Tetrahedrální       4  sd3/ sp3               109.50
Trigonální bipyramidový 5sp3d/dsp3                900 (axiální), 1200(rovníkový)
Osmistěn  6sp3d2/d2sp3       900
Pětiúhelníkový bipyramidový7    sp3d3/d3sp3   900, 720

Z výše uvedené tabulky tedy můžeme usoudit, že pokud se hybridizace účastní 4 orbitalů, pak by centrální tom měl být sp3 hybridizované.

Nyní můžeme pochopit hybridizaci S a tvorbu vazby.

obrázek 122
HSO3- Hybridizace

Opět z krabicového diagramu můžeme vidět, že jeden z elektronů S z orbitalu p je povýšen na prázdný 3d orbital a že elektron tvoří π vazbu s O, která se neúčastní hybridizace. Takže ve struktuře HSO3- Lewis to bude jeden dπ-pπ vznikne vazba.

10.  HSO3- rozpustnost

HSO3- je většinou rozpustný ve vodě, ale je také rozpustný v následujících roztocích:

  • CCl4
  • Methanol
  • Benzen
  • Toluen

11.  Je HSO3- rozpustný ve vodě

Ano, HSO3- je rozpustný ve vodě.

Molekula je aniont a z tohoto důvodu má určitou polaritu a z tohoto důvodu je rozpustná v polárních rozpouštědlech, jako je voda (jako se rozpouští).

12.  Je HSo3 kyselina nebo zásada?

HSO3- působí jako kyselina i jako zásada.

HSO3- je konjugovaná báze H2SO3, takže zde může působit jako báze a může darovat -OH.

Ale ve vodném roztoku HSO3- může uvolňovat H+ a působí jako kyselina. jeho konjugovaná báze je SO32-.

13.  Je HSO3- silná kyselina?

Ne, HSO3- je velmi slabá kyselina.

Hodnota pka této molekuly je velmi vysoká a pozitivní, takže je slabá a kyselá. Ve vodním roztoku disociuje velmi pomalu. Ale jeho konjugovaná kyselina kyselina siřičitá je středně silná kyselina.

14.  Je HSO3- silná báze?

Ne, HSO3- není silná báze.

Hodnota pka HSO3- je téměř neutrální. Není to tedy ani silná kyselina, ani příliš silná zásada.

15.  Je HSO3- bronzová báze?

Ne, HSO3- není Bronstedova báze.

Lze si myslet, že HSO3- lze přijmout jako proton nebo H+ snadno, ale po přijetí protonu se převede na kyselinu siřičitou. Takže, jakmile přijal proton, ale po přijetí protonu to již nebude změna zásady na kyselinu.

16.  Je HSO3- vodný?

Ne. HSO3- není vodný.

Ve fyzikálním stavu je to bezbarvá kapalina, ale ve vodném roztoku se disociuje její proton velmi pomalu a již nezůstává ve své původní formě.

17.  Je HSO3- Lewisova kyselina?

Ano, HSO3- působí jako Lewisova kyselina.

S má energeticky dostupný prázdný 3D orbital. Takže tam mohou být přijaty osamocené páry z vhodné Lewisovy báze a vytvořit HSO3- jako Lewisovu kyselinu.

18.  Je HSO3- neutrální?

Ne, HSO3- je nabitý anion.

V molekule bude přítomen záporný náboj, přesněji řečeno záporný náboj je na atomu O. Molekula je tedy kyselý radikál.

19.  Je HSO3- polární nebo nepolární?

HSO3- je polární molekula.

Mezi atomy S a O je rozdíl v náboji. Čistý dipólový moment tedy bude proudit z místa S na O a vzhledem k asymetrickému tvaru molekuly není šance dipólový moment vyrušit a molekula má výsledný dipólový moment. HSO3- je tedy polární molekula.

20.  Je HSO3- konjugovaná kyselina nebo zásada?

HS3- je jak konjugovaná kyselina, tak konjugovaná báze.

HSO3- je konjugovaná báze kyseliny siřičité. zatímco je to samotná kyselina, jejíž konjugovanou bází je SO32-. HSO3- tedy může být jak konjugovaná kyselina, tak konjugovaná báze.

21.  Je HSO3- víceatomový iont?

Ano, HSO3- je polyatomický iont.

HSO3- se skládá ze tří typů iontů, záporný náboj je nad atomem O. Jde tedy o polyatomický anion.

Proč investovat do čističky vzduchu?

HSO3- je konjugovaná báze kyseliny siřičité. ale hSo3- sám o sobě je kyselina, ale velmi slabá. Ve vodním roztoku se pomalu ionizuje.

Také čtení: