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。
H3PO4 (リン酸) のルイス構造は、中心にリン (P) 原子があり、その周りを酸素 (O) 原子と 3 つの OH 基が取り囲んでいます。リン (P) と酸素 (O) 原子の間には二重結合があり、リン (P) と 3 つの OH 基の間には単結合があります。
H3PO4 のルイス構造の上記の画像から何も理解できなかった場合は、 H3PO4のルイス構造を描画する方法についての詳細なステップバイステップの説明が表示されます。
それでは、H3PO4 のルイス構造を描く手順に進みましょう。
H3PO4 ルイス構造を描画する手順
ステップ 1: H3PO4 分子内の価電子の総数を求める
H3PO4 (リン酸) 分子内の価電子の総数を求めるには、まず水素原子、リン原子、酸素原子に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、周期表を使って水素、リン、酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
H3PO4 分子内の総価電子
→ 水素原子によって与えられる価電子：
水素は周期表の第 1 族元素です。 [1]したがって、水素に存在する価電子は1です。
上の図に示すように、水素原子には価電子が 1 つだけ存在していることがわかります。
→ 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。 [2]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。 [3]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、
H3PO4 分子内の総価電子= 3 つの水素原子によって供与された価電子 + 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 = 1(3) + 5 + 6 (4) = 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。
(覚えておいてください:指定された分子内に水素が存在する場合は、常に水素を外側に配置してください。)
ここで、与えられた分子は H3PO4 であり、これには水素 (H) 原子、リン (P) 原子、酸素 (O) 原子が含まれています。
したがって、ルールに従って水素を排除しなければなりません。
これで、上記の周期表のリン (P) 原子と酸素 (O) 原子の電気陰性度の値がわかります。
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
ここで、H3PO4 分子では、リン (P) 原子と酸素 (O) 原子の間、および酸素 (O) 原子と水素 (H) 原子の間に電子対を配置する必要があります。
これは、H3PO4 分子内でこれらの原子が互いに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 H3PO4 分子のスケッチでは、外側の原子が水素原子と酸素原子であることがわかります。
これらの水素原子と酸素原子はそれぞれ二重項と八重項を形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、H3PO4 分子内に存在する価電子の総数を計算しました。
H3PO4 分子には合計32 個の価電子があり、これらすべての価電子が上の H3PO4 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: 中心原子のオクテットを確認する
このステップでは、中心のリン (P) 原子が安定であるかどうかを確認する必要があります。
中心のリン (P) 原子の安定性を確認するには、それがオクテットを形成しているかどうかを確認する必要があります。
上の画像では、リン原子がオクテットを形成していることがわかります。これは電子が8個あることを意味します。
したがって、中心のリン原子は安定です。
それでは、H3PO4 のルイス構造が安定であるかどうかを確認する最後のステップに進みましょう。
ステップ 6: ルイス構造の安定性を確認する
これで、H3PO4 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、H3PO4 分子に存在する水素 (H)、リン (P)、酸素 (O) の原子の形式電荷を見つけなければなりません。
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、H3PO4 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。
水素原子 (H) の場合:
価電子 = 1 (水素はグループ 1 にあるため)
結合電子 = 2
非結合電子 = 0
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
酸素 (O) 原子 (OH 基から):
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 4
非結合電子 = 4
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| H | = | 1 | – | 2/2 | – | 0 | = | 0 |
| P. | = | 5 | – | 8/2 | – | 0 | = | +1 |
| おお | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
| O（OH基より） | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
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 H3PO4 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
H3PO4 の上記のルイス構造は安定ではありません。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、H3PO4 のルイス構造がより安定になります。
上記の H3PO4 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。そうすると、H3PO4 の次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)。