17-03-2025 - Chemistry Basics - Structural formulas and phosphate ion[EN]-[IT]

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ENGLISH
17-03-2025 - Chemistry Basics - Structural formulas and phosphate ion [EN]-[IT]
With this post I would like to give a brief instruction regarding the topic mentioned in the subject
(code notes: X_78)

Structural formulas and phosphate ion
Concept
Structural formulas in chemistry are graphical representations that show the bond between the atoms of a molecule. We can say that structural formulas graphically clarify how the atoms of a molecule are connected to each other.
As for structural formulas, we have various types:
1-Lewis formulas
2-Condensed structural formulas
3-Rod-shaped structural formulas
4-Three-dimensional structural formulas

Let's take an example with the Lewis formula.
In Lewis formulas, the valence electrons of the atoms and the bonds between them are shown. Unshared electrons are represented as lone pairs.
In Lewis structures, the electrons of a chemical element that participate in the formation of bonds are the outermost electrons called valence electrons.
In this representation, the eight outermost electrons of an atom are represented as pairs of dots drawn on the four sides of the chemical symbol of the element.
As a rule, a dot is placed on each side of the chemical symbol, but for the Helium atom that has only two electrons, the Lewis dot structure is as follows

Note: To further clarify the concept, we can say the following. In the example above, the symbol of the chemical element, namely He, indicates the atomic nucleus and the internal structure of the non-valence electrons.

I think it is important to reiterate the exclusion principle now. In each energy level (n) there are three p-type orbitals and one s-type orbital, so it is good to remember that there are 4 orbitals in total. The exclusion principle tells us that in each atomic orbital there can be a maximum of two electrons. So now we can deduce that the valence electrons can be at most 8.

Example:
Lewis structure of the water molecule

In this case, from the Lewis structure of water, we note the following:
We know that the valence electrons of oxygen are 6 and that the valence electrons of helium are 2.
So we deduce that each of the two unpaired electrons of oxygen forms a bond with the electron of hydrogen and oxygen is surrounded by eight electrons.

Phosphate ion
The phosphate ion is a polyatomic anion with the following chemical formula PO₄³⁻. It has the following characteristics:
-It has four most representative resonance limit structures:
-It has a tetrahedral geometry
-There are no lone pairs on the phosphorus atom
-The bonds between phosphorus and oxygen in the phosphate ion are covalent bonds, not ionic bonds.
The Lewis formula of the phosphate ion shows phosphorus in the center with four oxygen atoms bonded to it.
From this representation we see that each oxygen has lone pairs of electrons and the overall charge of -3 is distributed among the oxygens.

Conclusions
Structural formulas in chemistry are graphical representations that help visualize the arrangement of atoms and bonds in a molecule.

Question
Do you remember studying any type of structural formulas at school?

[ITALIAN]
17-03-2025 - Basi di chimica - Formule di struttura e ione fosfato[EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_78)

Formule di struttura e ione fosfato
Concetto
Le formule di struttura in chimica sono delle rappresentazioni grafiche che mostrano il legame che c'è tra gli atomi di una molecola. Possiamo dire che le formule di struttura chiariscono graficamente come sono collegati tra loro gli atomi di una molecola.
Per quanto riguarda le formule di struttura ne abbiamo vari tipi:
1-Formule di Lewis
2-Formule di struttura condensata
3-Formule di struttura a bastoncini
4-Formule di struttura tridimensionale

Facciamo un esempio con la formula di Lewis.
Nelle formule di Lewis vengono mostrati gli elettroni di valenza degli atomi ed i legami tra essi. Gli elettroni non condivisi sono rappresentati come coppie solitarie.
Nelle strutture di Lewis gli elettroni di un elemento chimico che partecipano alla formazione dei legami sono gli elettroni più esterni detti elettroni di valenza.
In questa rappresentazione gli otto elettroni di livello più esterno di un atomo sono rappresentati come coppie di punti disegnati ai quattro lati del simbolo chimico dell'elemento.
Come prassi si colloca un puntino su ogni lato del simbolo chimico, ma per l'atomo di Elio che possiede solo due elettroni, la struttura a puntini di Lewis è la seguente

Nota: Per chiarire ulteriormente il concetto possiamo dire quanto segue. Nell'esempio qui sopra riportato il simbolo dell'elemento chimico, cioè He, indica il nucleo atomico e la struttura interna degli elettroni non di valenza.

Credo sia importante ora ribadire il principio di esclusione. In ogni livello energetico (n) ci sono tre orbitali di tipo pe uno di tipo s, pertanto è bene ricordare che gli orbitali sono in tutto 4. Il principio di esclusione ci dice che in ogni orbitale atomico ci possono essere al massimo due elettroni. Quindi ora possiamo dedurre che gli elettroni di valenza possono essere al massimo 8.

Esempio:
Struttura di Lewis della molecola dell'acqua

In questo caso, dalla struttura di Lewis dell'acqua, notiamo quanto segue:
Sappiamo che gli elettroni di valenza dell'ossigeno sono 6 e che gli elettroni di valenza dell'elio sono 2.
Così deduciamo che ciascuno dei due elettroni spaiati dell'ossigeno forma un legame con l'elettrone dell'idrogeno e l'ossigeno risulta contornato da otto elettroni.

Ione fosfato
Lo ione fosfato è un anione poliatomico con la seguente formula chimica PO₄³⁻. Esso ha le seguenti caratteristiche:
-Presenta quattro strutture limite di risonanza più rappresentative:
-Ha geometria tetraedrica
-Sull’atomo di fosforo non sono presenti coppie solitarie
-I legami tra il fosforo e l'ossigeno nello ione fosfato sono legami covalenti, non ionici.
La formula di Lewis dello ione fosfato mostra al centro il fosforo con quattro atomi di ossigeno legati ad esso.
Da questa rappresentazione vediamo che ogni ossigeno ha coppie solitarie di elettroni e la carica complessiva di -3 è distribuita tra gli ossigeni.

Conclusioni
Le formule di struttura in chimica sono delle rappresentazioni grafiche che aiutano a visualizzare la disposizione degli atomi e dei legami in una molecola.

Domanda
Ricordate di aver studiato a scuola qualche tipologia di formule di struttura?

THE END