PH4+ Struttura e caratteristiche di Lewis: 17 fatti completi

PH₄⁺ è un idruro di P avente una massa molare di 35.006 g/mol, è cationico per il pentaidrato di fosforo. Esploriamo di più su questo in questo articolo.

L'atomo P centrale nel PH₄⁺ è sp³ ibridato a forma tetraedrica. A causa di quella particolare forma, l'angolo di legame della molecola è 109⁰. P è in uno stato di ossidazione -3 in questa molecola di idrato cationico. La carica positiva si trova sull'atomo P solo perché qui non è soddisfatto del suo pentavalente.

PH₄⁺ è una forma sproporzionata di PH₃ e PH₅. Lo stato di ossidazione è intermedio in questa molecola rispetto agli altri due composti. Discutiamo alcuni argomenti importanti di PH4+ come struttura legislativa, ibridazione, angolo di legame ed elettroni di valenza con le dovute spiegazioni nel seguente articolo.

1. Come disegnare il PH₄⁺ struttura legislativa

La struttura di Lewis di PH₄⁺ può darci un'idea chiara delle proprietà molecolari del PH₄⁺. Proviamo a disegnare il struttura legislativa di PH4+ in diversi passaggi successivi.

Contando gli elettroni di valenza

Contare gli elettroni di valenza per una molecola è il primo passo per disegnare correttamente la sua struttura lewis. Qui gli elettroni di valenza totali sono 8. Ora possiamo spiegare questi elettroni di valenza, aggiungendo gli elettroni di valenza di P come 5 e per quattro atomi di H come 1 ciascuno, e 1 sarà dedotto per la carica positiva presente.

Scegliere l'atomo centrale

Scegliere l'atomo centrale per disegnare il struttura legislativa è un altro passo importante. Qui P viene scelto come atomo centrale per due ragioni. Il primo motivo è che la dimensione di P è maggiore di H, quindi può accumulare tutti gli atomi che lo circondano e il secondo motivo P è più elettropositivo di H.

Soddisfacente l'ottetto

Sempre durante il disegno della struttura di lewis dovrebbe essere verificato che ogni atomo dovrebbe obbedire alla regola dell'ottetto completando il proprio orbitale di valenza o accettare o condividere elettroni dagli altri. Quindi, qui P ha quattro elettroni a causa della carica positiva e condivide quattro elettroni e H condivide un elettrone.

Soddisfare la valenza

Per obbedire agli elettroni totali dell'ottetto richiesti per PH₄⁺ sono 8+(4*2)=16 ma gli elettroni di valenza totali sono 8, quindi per soddisfare la valenza di ogni atomo dovremmo aggiungere ½(16-8)=4 legami, ma P è pentavalente quindi una carica positiva è presente su di esso e la monovalenza di ciascun atomo di H soddisfa anche condividendo un legame con P centrale.

Assegna le coppie solitarie

Nell'ultimo passaggio, assegniamo gli elettroni non legati ai rispettivi atomi. Quegli elettroni vengono infine dopo aver soddisfatto l'ottetto e la valenza. P ha cinque elettroni di valenza e, a causa della carica positiva, ora ha quattro elettroni e tutti gli elettroni sono legati. Quindi, non si osservano coppie solitarie.

2. Forma della struttura lewis PH4+

Struttura di Lewis la forma è molto particolare per quella molecola che ha lo stesso ambiente. Ora proviamo a conoscere la forma del PH₄⁺ nella sezione seguente.

La forma del PH₄⁺ è tetraedrico secondo la tabella seguente.

PH₄⁺ ha una geometria simile a PH3 come tetraedrico. Perché PH3 e PH₄⁺ hanno lo stesso ambiente come entrambe sono molecole tetra-coordinate. Per il PH3 ha una coppia solitaria e per PH₄⁺ ha una coppia di legami extra invece di coppie solitarie. Questa geometria è confermata secondo la teoria VSEPR.                                                                                                                                                     

3. Elettroni di valenza PH4+

Con l'aiuto degli elettroni di valenza, ogni atomo può formare un legame stabile con un altro e anche la valenza sarà giustificata. Calcoliamo gli elettroni di valenza totali per PH₄⁺.

Gli elettroni di valenza totali di PH₄⁺ è 8 perché 5 elettroni provengono da P e per ogni H è 1, quindi per 4 atomi di H i numeri sono 4, e per la presenza di una carica positiva, una sarà sottratta dal valore totale. Quindi, elettroni di valenza di PH₄⁺ sono la somma di ogni atomo.

• Calcoliamo separatamente gli elettroni di valenza totali per il sistema.
• Gli elettroni di valenza per P centrale sono 5
• Gli elettroni di valenza per l'atomo H circostante sono 1
• A causa di una carica positiva, la deduzione dell'elettrone è 1
• Quindi, gli elettroni di valenza totali per PH4+ sono 5+(1*4)+1=8

4. Regola dell'ottetto della struttura lewis PH4+

Per soddisfare la valenza di ciascun atomo obbediscono all'ottetto dopo la formazione del legame completando il loro orbitale di valenza. Ora discutete l'ottetto su PH₄⁺ in dettaglio.

P e H hanno entrambi completato l'ottetto in PH₄⁺ condividendo il legame. La valenza stabile di P è confermata 5 dalla sua configurazione elettronica [Ne]3s²3p³. Quindi, può formare 5 legami stabili ma qui ne formano solo quattro e per questo motivo appare su di esso una carica positiva per soddisfare il suo ottetto. H ha anche formato un unico legame.

Per obbedire all'ottetto per il blocco p P e il blocco s H, il fabbisogno totale di elettroni sarà 8+(4*2) =16. Ma gli elettroni di valenza sono 8, quindi gli elettroni rimanenti si accumulano di 8/2 = 4 legami per soddisfare la loro valenza. P è pentavalente che è soddisfatto da quattro legami e una carica positiva per completare l'ottetto.

5. PH4+ lewis struttura coppie solitarie

Le coppie solitarie sono quegli elettroni di valenza che non partecipano alla formazione del legame, sono elettroni non legati. Contiamo le coppie solitarie di PH₄⁺.

PH4+ non ha coppie solitarie su di esso. Perché tutti gli elettroni di valenza di PH₄⁺ che proviene da P e H sono coinvolti nella formazione del legame. Anche P è caricato positivamente, il che significa che manca di elettroni di valenza nel suo guscio di valenza. H ha un solo elettrone, quindi non c'è possibilità di coppie solitarie.

• Le coppie solitarie sono calcolate con la seguente formula, elettroni non legati = elettroni di valenza - elettroni di legame.
• La coppia solitaria su P è, 4-4 = 0 (poiché P porta una carica positiva)
• Le coppie solitarie su H sono 1-1 = 0
• Quindi, le coppie solitarie totali di PH4+ sono zero.

6. PH₄⁺ angolo della struttura di lewis

Un angolo di legame è quell'angolo formato dagli atomi che sono presenti in una molecola per un corretto orientamento e forma. Ora calcola l'angolo di legame di PH₄⁺ nella parte successiva.

L'angolo di legame di PH₄⁺ è 109.5⁰ perché è una molecola tetraedrica. La dimensione di P è molto grande di H, quindi può accumulare quattro H nella parte tetraedrica senza alcuna repulsione sterica. Inoltre, non sono presenti coppie solitarie sulla P centrale, quindi non c'è alcuna possibilità che l'angolo di repulsione e legame non abbia deviato.

• In realtà, l'angolo di legame è previsto dalla regola dei bents dell'ibridazione, COSθ = s/(s-1).
• L'ibridazione di PH₄⁺ è sp³, quindi il carattere s è 1/4^th.
• Quindi, l'angolo di legame è, COSθ = {(1/4)} / {1-(1/4)} = -0.333
• Θ = COS^-1(-.033) = 109.5⁰
• Qual è l'angolo di legame perfetto per molecole tetraedriche come PH4+

7. Carica formale della struttura lewis PH4+

Con il concetto di carica formale, possiamo prevedere l'entità della carica e quale atomo accumula che può essere calcolato. Calcoliamo l'addebito formale per PH₄⁺.

L'accusa formale di PH₄⁺ è 1 perché ha già una carica presente sulla molecola. H è monovalente e se la carica è presente su di esso, allora non c'è nessun elettrone per H, il che è impossibile. Ma P è pentavalente e se la carica è presente su di esso, diventa tetravalente, il che è possibile.

• Verifichiamo il valore della carica formale presente su H o P con la formula FC = N_v - N_lp -1/2 n_bp
• La carica formale sull'atomo P è 5-0-(8/2) = +1
• La carica formale dell'atomo su H è 1-0-(2/2) = 0
• Quindi, dai dati sopra riportati, si conferma che la carica positiva è presente su P e il valore è +1.

8. Risonanza della struttura lewis PH4+

La risonanza è la delocalizzazione delle nubi di elettroni attraverso diverse forme scheletriche della molecola. Vediamo se è possibile per un PH₄⁺ struttura risonante o meno.

Per il PH₄⁺ molecola, non è possibile una struttura risonante. Sebbene sia un concetto teorico, la risonanza è possibile solo dove sono presenti nuvole di elettroni extra e densità di elettroni π. Ma nel PH₄⁺ non è presente un caso del genere anche P è caricato positivamente significa che manca di elettroni.

P e H sono legati con un legame sigma e la natura del flusso di elettroni è l'elettrone sigma, quindi non sono presenti nuvole di elettroni in eccesso che possono risuonare l'una dall'altra. Inoltre, p è caricato positivamente, quindi mantiene la densità elettronica molto strettamente e la densità elettronica non può essere delocalizzata.

9. PH₄⁺ ibridazione

L'ibridazione è un concetto teorico mediante il quale la miscelazione di orbitali atomici forma un nuovo orbitale ibrido di energia equivalente. Prevediamo l'ibridazione di PH₄⁺.

PH₄⁺ è sp³ ibridato che è confermato nella tabella seguente.

• Possiamo calcolare l'ibridazione con la formula della convenzione, H = 0.5(V+M-C+A),
• Quindi, l'ibridazione di P centrale è, ½(5+4-1) = 4 (sp³)
• Un orbitale s e tre orbitali p di P sono coinvolti nell'ibridazione.
• Anche la carica positiva è inclusa nell'ibridazione.

10. È PH₄⁺ solubile in acqua?

La solubilità in acqua per qualsiasi sostanza deve essere disciolta per ionizzazione e quindi diventa solubile in acqua. Discutiamo della solubilità del PH₄⁺ in acqua.

PH₄⁺ è praticamente insolubile in acqua. P non può formare un legame idrogeno con l'acqua. La dimensione di P è maggiore e anche l'elettronegatività di P è inferiore, quindi non è compatibile con il legame idrogeno. PH₄⁺ può essere ionizzato facilmente in acqua poiché trasporta una carica e ma non è solubile in acqua.

Perché e come PH₄⁺ non è solubile in acqua?

PH₄⁺ non è solubile in acqua perché è una molecola gassosa e per una molecola gassosa la possibilità di solubilità in un mezzo acquoso è molto scarsa. Nonostante porti una carica positiva e per questo motivo può attrarre molecole d'acqua. Ancora una volta, a causa della mancanza di polarità, non è solubile in acqua.

11. È PH₄⁺ solido?

Quando le interazioni atomiche in una molecola sono molto elevate come la forza di van der Waal o di Londra, la molecola esiste come un solido. Vediamo se PH₄⁺ è solido o no.

PH₄⁺ non è solido e può esistere in forma gassosa a temperatura ambiente. L'interazione di legame tra P e H è molto bassa. Entrambe sono classi non metalliche, anche in questo caso H è un atomo gassoso, quindi non è possibile solidificare H a temperatura ambiente. Quindi, l'energia del reticolo tra di loro è molto scarsa.

Perché e come PH₄⁺ è gassoso?

PH₄⁺ è gassoso perché il legame tra P e H è molto debole e si sono verificate deboli forze di interazione. Quando una molecola esiste in forma gassosa, la sua entropia aumenterà ed è favorevole in termini di termodinamica. Quindi, PH₄⁺ esiste come gassoso piuttosto che solido a temperatura ambiente.

12. È PH₄⁺ un composto molecolare?

Quando si mescolano due o più atomi in un rapporto fisso, il mantenimento della valenza mediante una reazione chimica è noto come composto. Vediamo se PH₄⁺ è un composto molecolare oppure no.

PH₄⁺ è formato da P e H mantenendo la corretta valenza e un rapporto fisso. Se il rapporto di P o H verrà modificato, non sarà più PH₄⁺, si trasforma in altri composti con proprietà diverse. Inoltre, PH₄⁺ è formato da una reazione chimica.

Perché e come PH₄⁺ è un composto molecolare?

PH₄⁺ è un composto molecolare perché formato da un legame covalente appropriato tra P e quattro atomi di H mantenendo il rapporto fisso di questi due atomi. Qui il pentavalente di P è mantenuto dalla coppia di quattro legami e sono soddisfatte anche una carica positiva e una monovalenza di H. Quindi, PH₄⁺ è un composto molecolare

13. È PH₄⁺ acido o base?

L'acidità o basicità di una molecola dipende dalla capacità di donare H+ o OH- in una soluzione acquosa secondo La teoria di Arreneio. Vediamo se PH₄⁺ è acido o base.

PH₄⁺ è un acido e può donare H+ in soluzione acquosa. L'interazione di legame tra P e H è molto debole, quindi può facilmente donare ioni H+ e fungere da acido. Inoltre, a causa della carica positiva, può accettare rapidamente la densità elettronica e fungere da acido di Lewis. Dal valore di pH di PH₄⁺, è un acido debole.

Perché e comePH₄⁺ è l'acido lewis?

PH₄⁺ è un acido lewis perché può accettare coppie solitarie o densità elettronica dalla base di Lewis adatta o dal centro ricco di elettroni. P ha un orbitale d vuoto dove può accettare la densità elettronica e anche a causa della carica positiva l'affinità elettronica del centro P aumenta risulta diminuita nell'energia orbitale.

14. È PH₄⁺ elettrolita?

Gli elettroliti sono quella sostanza che può essere ionizzata nella soluzione acquosa e trasporta elettricità da questa soluzione. Vediamo se PH₄⁺ è un elettrolita o no.

PH₄⁺ è un elettrolita e trasporta una carica su di esso. Quindi, quando viene sciolto in una soluzione acquosa e se non completamente ionizzato, sebbene possa trasportare elettricità da quella soluzione. PH₄⁺ ionizza in una soluzione acquosa e forma un catione e questa particella carica può trasportare elettricità.

Perché e come PH₄⁺ offre elettrolito?

PH₄⁺ è un elettrolita perché può essere facilmente ionizzato quando viene disciolto in una soluzione acquosa. Quando è ionizzato ha formato una molecola di fosfina che è una molecola neutra insieme a H+. la mobilità di H+ è molto elevata a causa delle sue piccole dimensioni e del potenziale ionico, quindi può trasportare elettricità.

15. È PH₄⁺ sale?

In chimica, la definizione di sale sta formando cationi diversi da H⁺ e anioni diversi da OH^- e legati da interazioni ioniche. Verifichiamo se PH₄⁺ è sale o no.

PH₄⁺ non è un sale, il motivo principale è che non può produrre cationi diversi da H⁺ e la seconda ragione è che non è formato dall'interazione ionica. È una molecola covalente e si forma con il metodo della condivisione di elettroni. Già si comporta come acido, quindi non può più essere un sale.

Perché e come PH₄⁺ non è un sale?

PH₄⁺ non è un sale perché non può produrre un catione e un anione diversi da H⁺ e OH^-. perché quando viene ionizzato forma la molecola neutra PH3 insieme a H⁺. Per questo rilascio H⁺ si comporta già come acido e quando una molecola di acido reagisce con la base allora verrà prodotto il sale.

16. È PH₄⁺ ionico o covalente?

Come per La regola di Fajan, nessuna molecola non può essere ionica al 100%, ha qualche carattere di covalente e viceversa. Vediamo se PH4+ è covalente o ionico.

PH₄⁺ è covalente e il motivo principale alla base di una molecola ionica è la formazione dell'interazione ionica e del metodo di donazione di elettroni totali. Ma il PH₄⁺ la molecola è formata dalla quota di elettroni tra P e H. Anche in questo caso, il potenziale ionico di H⁺ non è alto e non può polarizzare la sua controparte della molecola.

Perché e come PH₄⁺ è covalente?

PH₄⁺ è covalente perché P è un non metallo e ha sempre formato un legame condividendo un elettrone con altri. Ancora una volta, il legame PH non è polare perché non c'è differenza di elettronegatività, quindi il legame è di carattere covalente. Non c'è possibilità di polarizzare l'anione per catione e polarizzabilità.

17. È PH₄⁺ polare o non polare?

La polarità di una molecola dipende dalla presenza di momenti di dipolo e differenze di elettronegatività tra due atomi. Esploriamo la polarità di PH₄⁺.

PH₄⁺ è una molecola non polare e l'elettronegatività di P e H è quasi la stessa e per questo motivo non c'è differenza di elettronegatività. Quindi, non c'è flusso di momento di dipolo all'interno della molecola sebbene sia una molecola asimmetrica.

Perché e come PH₄⁺ non è polare?

PH₄⁺ non è polare perché l'elettronegatività è la stessa per entrambi gli atomi P e H, quindi non c'è origine del momento di dipolo verso l'atomo meno elettronegativo. Generalmente, il momento di dipolo scorre da un sostituente più elettronegativo a un elemento meno elettronegativo, ma qui questo caso non è disponibile.

Conclusione

PH₄⁺ è una molecola gassosa e un catione di PH5 oppure si può pensare che PH3 abbia accettato un protone in più. È una molecola covalente e non polare, inoltre non è un elettrolita sebbene porti una carica su di esso.

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Biswarup Chandra Dey

Ciao……Sono Biswarup Chandra Dey, ho completato il mio Master in Chimica presso l'Università Centrale del Punjab. La mia area di specializzazione è la Chimica Inorganica. La chimica non è solo leggere riga per riga e memorizzare, è un concetto da comprendere in modo semplice e qui condivido con voi il concetto di chimica che imparo perché vale la pena condividere la conoscenza.