Wzory sumaryczne związków pozwalają na ustalenie składu pierwiastkowego związków (np. ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$, ${\text{HNO}}_3$). Nie dostarczają one jednak informacji na temat przestrzennego ułożenia atomów i ich wzajemnych połączeń. Takie informacje można uzyskać ze wzorów strukturalnych, które ukazują, w jaki sposób atomy połączone są ze sobą w cząsteczce związku. Do narysowania wzoru strukturalnegowzór strukturalnywzoru strukturalnego kwasu tlenowegokwas tlenowykwasu tlenowego ważna jest wiedza na temat budowy kwasówkwaskwasów i znajomość stopnia utlenieniastopień utlenieniastopnia utlenienia niemetalu (lub metalu) znajdującego się w reszcie kwasowej:

gdzie:

• $R$ – oznacza resztę kwasową, zbudowaną z atomu (lub atomów) niemetalu lub metalu (np. chromu) oraz atomów tlenu;

• $n$ – oznacza liczbę atomów wodoru w cząsteczce kwasu.

We wzorach strukturalnych do narysowania wiązań kowalencyjnych lub kowalencyjnych spolaryzowanych pomiędzy atomami wykorzystujemy kreski, które łączą dwa atomy pierwiastków. Jedna kreska oznacza jedno wiązanie (czyli dwa elektrony tworzą parę elektronową). Dwie kreski symbolizują wiązanie podwójne (czyli dwie pary elektronów). Przykładowo wzór strukturalny kwasu siarkowego($\text{VI}$) wygląda następująco:

R1SboNxczwKKp

Ilustracja przedstawiająca wzór kwasu siarkowego(<math aria‑label="sześć">VI) zbudowanego z atomu siarki $\text{S}$, od którego poprowadzono dwa wiązania podwójne i dwa wiązania pojedyncze łączące go z atomami tlenu. Od atomów tlenu związanych z atomem siarki za pomocą wiązań pojedynczych poprowadzono po jednym wiązaniu pojedynczym do dwóch atomów wodoru.

W nazwie kwasów podany jest stopień utlenienia niemetalu (lub metalu) znajdującego się w reszcie kwasowej. Wartości tej nie należy podawać, jeśli dla danego niemetalu (lub metalu) istnieje tylko jeden możliwy kwas. Dla kwasu siarkowego($\text{VI}$) stopień utlenienia niemetalu wynosi $+\text{VI}$, co przedstawiono na poniższym rysunku:

RuwXYBFVKhZlP

Ilustracja przedstawiająca wzór kwasu siarkowego(<math aria‑label="sześć">VI) zbudowanego z atomu siarki $\text{S}$, od którego poprowadzono dwa wiązania podwójne i dwa wiązania pojedyncze łączące go z atomami tlenu. Od atomów tlenu związanych z atomem siarki za pomocą wiązań pojedynczych poprowadzono po jednym wiązaniu pojedynczym do dwóch atomów wodoru. Wiązania odchodzące od atomu siarki zostały ponumerowane, jest ich w sumie sześć, w tym dwa pojedyncze i dwa podwójne.

Ćwiczenie 1

Narysuj wzór strukturalny kwasu azotowego($\text{III}$).

RHGzgDe7rz47s

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Rgswb4TY4Y7vE

Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.

Pokaż odpowiedź

Krok $1.$ Gdy znany jest stopień utlenienia metalu lub niemetalu znajdującego się w reszcie kwasowej, należy narysować ten atom w centrum i narysować od niego tyle wiązań (kresek), ile wynika z jego stopnia utlenienia, w tym przypadku $3.$ Pamiętaj, że atomy tlenu wiążą się z atomem centralnym wiązaniem podwójnym. Jeżeli łączą się zarówno z atomem wodoru, jak i atomem centralnym, wtedy występują wiązania pojedyncze.

Rf8LlB61QEFGL

Ilustracja przedstawiająca atom azotu $\text{N}$, od którego odchodzi jedno wiązania podwójne i jedno wiązanie pojedyncze.

Krok $2.$ Następnie należy umieścić przy nich atomy tlenu (pamiętając, że atom tlenu posiada stopień utlenienia $-\text{II}$).

R3thOCiChEGC3

Ilustracja przedstawiająca atom azotu $\text{N}$, od którego odchodzi jedno wiązanie podwójne łączące go z atomem tlenu oraz jedno wiązanie pojedyncze również łączące go z atomem tlenu.

Krok $3.$ I na koniec, przy atomie tlenu o nieparzystej liczbie wiązań dorysować drugie wiązanie i umieścić przy nim atom wodoru.

R4XNhrfFbSspK

Ilustracja przedstawiająca wzór kwasu azotowego(<math aria‑label="trzy">III) zbudowanego z atomu azotu $\text{N}$, od którego odchodzi jedno wiązanie podwójne łączące go z atomem tlenu oraz jedno wiązanie pojedyncze również łączące go z atomem tlenu, który to związany jest za pomocą wiązania pojedynczego z atomem wodoru.

Ćwiczenie 2

Narysuj wzór strukturalny kwasu siarkowego($\text{VI}$).

Rxs757ZMrw8lq

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RFDiMHcXMILBR

Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.

Pokaż odpowiedź

Krok $1.$ Gdy znany jest stopień utlenienia niemetalu znajdującego się w reszcie kwasowej, należy narysować atom niemetalu w centrum i narysować od niego $6$ wiązań – co wynika z jego stopnia utlenienia. Pamiętaj, że atomy tlenu wiążą się z atomem centralnym wiązaniem podwójnym. Jeżeli łączą się zarówno z atomem wodoru, jak i atomem centralnym, wtedy występują wiązania pojedyncze.

ReZUnr1FiPu2Q

Ilustracja przedstawiająca atom siarki $\text{S}$, od którego poprowadzono dwa wiązania podwójne i dwa wiązania pojedyncze.

Krok $2.$ Następnie należy umieścić przy nich atomy tlenu.

R1eW3UoFKkk6a

Ilustracja przedstawiająca atom siarki $\text{S}$, od którego poprowadzono dwa wiązania podwójne i dwa wiązania pojedyncze łączące go z atomami tlenu.

Krok $3.$ I na koniec, przy atomach tlenu o nieparzystej liczbie wiązań umieścić należy atomy wodoru.

Rv1FMOxBNnCNA

Ilustracja przedstawiająca wzór kwasu siarkowego(<math aria‑label="sześć">VI) zbudowanego z atomu siarki $\text{S}$, od którego poprowadzono dwa wiązania podwójne i dwa wiązania pojedyncze łączące go z atomami tlenu. Od atomów tlenu związanych z atomem siarki za pomocą wiązań pojedynczych poprowadzono po jednym wiązaniu pojedynczym do dwóch atomów wodoru.

Ćwiczenie 3

Narysuj wzór strukturalny ${\text{H}}_3{\text{PO}}_4$.

RrrV6hMxai341

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RDcDWPxTuORB1

(Uzupełnij).

Pokaż odpowiedź

Krok $1.$

Krok $1.$

Tym razem nie znamy stopnia utlenienia niemetalu w reszcie kwasowej. W celu narysowania wzoru strukturalnego zaczynamy od narysowania wszystkich atomów wodoru i poprowadzenia od nich pojedynczych wiązań.

R148CaoclC5Yu

Ilustracja przedstawiająca trzy atomy wodoru. Od symbolu $\text{H}$ każdego poprowadzono pojedynczą kreskę, to jest wiązanie.

Krok $2.$

Krok $2.$

Następnie przy każdym z wiązań należy umieścić po jednym atomie tlenu.

R1M1seYf7ulw7

Ilustracja przedstawiająca trzy atomy wodoru. Od symbolu $\text{H}$ każdego poprowadzono pojedynczą kreskę, to jest wiązanie, łączące go z atomem tlenu, w sumie trzy atomy wodoru i trzy atomy tlenu połączone pojedynczymi wiązaniami.

Krok $3.$

Krok $3.$

Ponieważ wzór podpowiada nam, że mamy jeszcze tylko jeden atom tlenu i jeden atom niemetalu, należy teraz od każdego z atomów tlenu już narysowanych poprowadzić pojedyncze wiązania zbiegające się w jednym miejscu (tlen posiada stopień utlenienia $-\text{II}$).

RsYNh3ghNWzcC

Ilustracja przedstawiająca trzy atomy wodoru. Od symbolu $\text{H}$ każdego poprowadzono pojedynczą kreskę, to jest wiązanie, łączące go z atomem tlenu, w sumie trzy atomy wodoru i trzy atomy tlenu połączone pojedynczymi wiązaniami. Od każdego atomu tlenu poprowadzono po jednej kresce, czyli wiązaniu. Wszystkie trzy wiązania są skierowane w jedno miejsce.

Krok $4.$

Krok $4.$

A następnie umieścić w tym miejscu atom fosforu i do niego przyłączyć pozostały atom tlenu wiązaniem podwójnym.

R1afqxMArGbgO

Ilustracja przedstawiająca wzór kwasu fosforowego(<math aria‑label="pięć">V) zbudowanego z trzech atomów wodoru, od symbolu $\text{H}$ każdego poprowadzono pojedynczą kreskę, to jest wiązanie, łączące go z atomem tlenu, w sumie trzy atomy wodoru i trzy atomy tlenu połączone pojedynczymi wiązaniami. Od każdego atomu tlenu poprowadzono po jednej kresce, czyli wiązaniu. Wszystkie trzy wiązania są skierowane w jedno miejsce, do symbolu atomu fosforu $\text{P}$, który to łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu.

Można przed narysowaniem wzoru strukturalnego kwasu obliczyć stopień utlenienia atomu fosforu.

W tym celu należy zapisać wzór sumaryczny i umieścić nad atomami stopnie utlenienia:

R1AnQ97bmlA1p

Ilustracja przedstawiająca wzór sumaryczny kwasu fosforowego(<math aria‑label="pięć">V) wraz z podanymi stopniami utlenienia poszczególnych pierwiastków tworzącymi związek ${\text{H}}_3{\text{PO}}_4$. Kolorem zielonym oznaczono stopień utlenienia atomu tlenu równy minus dwa, kolorem różowym stopień utlenienia atomu wodoru równy jeden, jako $X$ oznaczono stopień utlenienia atomu fosforu.

Gdzie $x$ to stopień utlenienia atomu fosforu, który chcemy obliczyć.

Aby obliczyć $x$, należy przyjąć, że suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce związku jest równa $0$. Układamy zatem równanie z jedną niewiadomą i wyznaczamy $x$.

$$(3·\text{I})+(4·(-\text{II}\left)\right)+x=0$$

$$3-8+x=0$$

$$\mathit{x}=5$$

Stopień utlenienia atomu fosforu wynosi $\text{V}$.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 1–2, Warszawa 2010.

Hejwowska S., Marcinkowski R., Równowagi i procesy jonowe, Gdynia 2005.