上の画像はもう見たはずですよね？
上の画像について簡単に説明します。
PO4 3- (リン酸イオン) ルイス構造の中心にはリン (P) 原子があり、その周りを 4 つの酸素 (O) 原子が取り囲んでいます。リン (P) 原子と各酸素 (O) 原子の間には、1 つの二重結合と 3 つの単結合があります。二重結合酸素原子 (O) 上には 2 つの非共有電子対があり、単結合酸素原子 (O) 上には 3 つの非共有電子対があります。
上の PO4 3-ルイス構造の画像から何も理解できなかった場合は、 PO4 3-イオンのルイス構造の描画について段階的に詳しく説明しますので、このままお読みください。
それでは、PO4 3イオンのルイス構造を描く手順に進みましょう。
PO4 を描画する手順 3- ルイス構造
ステップ 1: PO4 3 イオンの価電子の総数を求める
PO4 3- イオン（リン酸イオン）の価電子の総数を求めるには、まず酸素原子だけでなくリン原子にも存在する価電子を知る必要があります。
(価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。)
ここでは、周期表を使ってリンと酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
PO4 3 イオンの総価電子
→ リン原子によって与えられる価電子:
リンは周期表の第 15 族の元素です。 [1]したがって、リンに存在する価電子は5です。
上の画像に示すように、リン原子には 5 つの価電子が存在することがわかります。
→ 酸素原子によって与えられる価電子:
酸素は、周期表の第 16 族の元素です。 [2]したがって、酸素に存在する価電子は6です。
上の画像に示すように、酸素原子には 6 つの価電子が存在することがわかります。
それで、
PO4 3-イオンの総価電子= 1 つのリン原子によって供与された価電子 + 4 つの酸素原子によって供与された価電子 + 3 つの負電荷により 3 つの余分な電子が追加される = 5 + 6(4) + 3 = 32 。
ステップ 2: 中心原子を選択する
中心原子を選択するには、最も電気陰性度の低い原子が中心に残ることを覚えておく必要があります。
ここで、与えられたイオンは PO4 3- イオンであり、これにはリン (P) 原子と酸素 (O) 原子が含まれています。
上記の周期表で、リン (P) 原子と酸素 (O) 原子の電気陰性度の値を確認できます。
リン (P) と酸素 (O) の電気陰性度の値を比較すると、リン原子の方が電気陰性度が低くなります。
ここで、リン (P) 原子が中心原子、酸素 (O) 原子が外側の原子です。
ステップ 3: 各原子の間に電子対を配置して各原子を接続する
さて、PO4 分子では、リン (P) 原子と酸素 (O) 原子の間に電子対を置く必要があります。
これは、PO4 分子内でリン (P) と酸素 (O) が化学結合していることを示しています。
ステップ 4: 外部原子を安定化する
このステップでは、外部原子の安定性をチェックする必要があります。
ここの PO4 分子のスケッチでは、外側の原子が酸素原子であることがわかります。
これらの外部酸素原子はオクテットを形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、PO4 3-イオンに存在する価電子の総数を計算しました。
PO4 3-イオンには合計32 個の価電子があり、これらすべての価電子が上の図で使用されています。
したがって、中心原子上に保持すべき電子の対はもう存在しません。
それでは、次のステップに進みましょう。
ステップ 5: ルイス構造の安定性を確認する
これで、PO4 3-イオンのルイス構造の安定性を確認する必要がある最後のステップに到達しました。
ルイス構造の安定性は、 形式電荷概念を使用して検証できます。
つまり、PO4 分子に存在するリン (P) 原子と酸素 (O) 原子の形式電荷を見つける必要があります。
正式な税金を計算するには、次の式を使用する必要があります。
形式電荷 = 価電子 – (結合電子)/2 – 非結合電子
下の画像では、PO4 分子の各原子の結合電子と非結合電子の数を確認できます。
リン原子 (P) の場合:
価電子 = 5 (リンは 15 族にあるため)
結合電子 = 8
非結合電子 = 0
酸素原子 (O) の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 2
非結合電子 = 6
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| P. | = | 5 | – | 8/2 | – | 0 | = | +1 |
| おお | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
上記の形式的な電荷計算から、リン (P) 原子は+1の電荷を持ち、酸素原子は-1の電荷を持っていることがわかります。
それでは、これらの電荷を PO4 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
上の画像は、PO4 のルイス構造が安定していないことを示しています。
したがって、電子対を酸素原子からリン原子に移動させて、これらの電荷を最小限に抑える必要があります。
電子対が酸素原子からリン原子に移動すると、リンと酸素原子の電荷はゼロになります。そしてそれはより安定したルイス構造です。 (下の画像を参照)。
酸素原子には 3 つの-ve電荷が残り、PO4 分子に正式な-3電荷が与えられます。
PO4 分子のこの全体的な-3電荷は、下の図に示されています。
PO4 3-イオンの上記のルイス ドット構造では、 結合電子の各ペア (:) を単結合 (|) として表すこともできます。そうすることで、次の PO4 3-イオンのルイス構造が得られます。
上記の手順をすべて完全に理解していただければ幸いです。
さらに練習して理解を深めたい場合は、以下にリストされている他のルイス構造を試してみてください。
理解を深めるために、次のルイス構造を試してください (または少なくとも見てください)。