Podíval jsem se na tuto otázku a stále mi nemohl rozumět. Proč v $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ nedělají 4 kyslíky vytvářet dvojné vazby.
V takovém případě budou mít všechny kyslíky 0 formálních nábojů, zatímco síra bude mít -2.
Z toho, co jsem viděl, jen 2 kyslíky vytvářejí dvojné vazby, takže síra nemá žádný formální náboj, 2 kyslíky mají -1 formální náboj a 2 další žádný formální náboj.
Při porovnání formální náboj -2 na síře, je skutečně méně stabilní než vůbec žádný formální náboj, a proto by měla být nejběžnější rezonanční strukturou. Všude, kam jsem se podíval, tomu tak ale nebylo, $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ vytvořil pouze 2 dvojné vazby a já nechápu proč. Nemůžeš kyslíky vytvářet koordinační vazby se sírou?
Komentáře
- Mít formální náboje větší než 1 na jediném atomu bude mít tendenci být méně stabilní než jeho šíření po okolí. Kyslík je také elektronegativní než síra, takže bychom očekávali více negativních formální náboj, který spočívá na kyslících než na síře. @guesting
- Ve skutečnosti neexistují žádné dvojné vazby.
- Viz tuto odpověď pro diskusi o $ \ ce {S O3 ^ 2 -} $, který je v zásadě stejný, ale pro chybějící kyslík (a tím i pro sirný pár).
Odpověď
To, co jste viděli, není přesné zobrazení situace lepení podle aktuálně přijímané teorie. Správná struktura síranu, zobrazená níže, má přesně nulové dvojné vazby. Martin provedl výpočet blízce příbuzného siřičitanového iontu (ve kterém je o jeden kyslík méně vedoucí k osamělému páru na síře), který ukazuje nulové vazebné orbitaly typu π . Bohužel jsem při rychlém hledání nenašel žádný výpočet struktury síranu, ale buďte si jisti, že to bude logické rozšíření siřičitanu.
V této struktuře je síra obklopena přesně osmi valenčními elektrony, jak předpovídá pravidlo oktetu. Pokud narazíte na jakékoli zobrazení sloučeniny hlavní skupiny, ve které má atom více elektronů ve své blízkosti, než umožňuje pravidlo oktetu, je pravděpodobné, že toto zobrazení je buď zjednodušující (například: nakreslení 4- vazba elektron-3-střed, jako by to byly dvě jednoduché vazby), nestabilní reakční meziprodukt nebo přímo nesprávná.
Síra nemůže tvořit více než čtyři tradiční vazby 2-elektron-2-střed (dvojné vazby se počítají jako dvě vazby, trojné vazby jako tři vazby) kvůli nedostatku dostupných orbitálů. Na velmi základní, obecné a zjednodušené úrovni se taková (lokalizovaná) vazba 2e2c vytvoří, když se oběžná dráha každého atomu překrývá, což vede k vazbě a protivazné oběžné dráze. Síra má k vazbě k dispozici pouze čtyři takové orbitaly (jeden 3s a tři 3p), takže jakýkoli elektron přesahující prvních osm by musel být umístěn na protivazný orbitál – ale to by způsobilo spíše pokles pořadí vazby než zvýšení.
Historicky bylo zobrazení síranu, které jste uvedli, „vysvětleno“ sírou pomocí svých 3d orbitálů k lepení. Tyto orbitaly jsou virtuální (neobsazené), ale existují matematicky. Jejich energie je však příliš vysoká na to, aby vzniklo jakékoli smysluplné pouto. Dá se vypočítat (a bylo to někde na tomto webu, který v tuto chvíli nemohu najít), že účast d orbitalů v takových sloučeninách je velmi nízká – rozhodně mnohem nižší než $ \ mathrm {sp ^ 3d} $ nebo dokonce $ \ mathrm {sp ^ 3d ^ 2} $ hybridní orbital by vyžadoval. Proto je nejlepší, aby myšlenka dvojných vazeb v síranu byla včera odstraněna z učebnic.
Odpověď
Síranový iont je odvozen z molekuly kyseliny sírové:
Když podstoupí chemické reakce, obvykle daruje oba vodíky jako $ \ ce {H +} $ ionty. To zanechává za sebou síranový ion: $$ \ ce {H2SO4 – > 2H + + SO4 ^ 2 -} $$ Když ion $ \ ce {H ^ +} $ iont odejde, zanechá za sebou elektron, takže musí někam jít (zůstane s $ \ ce {O} $ atom).
Hypoteticky, pokud $ \ ce {SO4} $ existuje, se všemi $ \ ce {O} $ atomy vázanými na $ \ ce {S} $ , pak by síra měla ve své valenční skořápce celkem 16 elektronů, což by ji učinilo nestabilnější. Ale hlavním důvodem je, že síra má na prvním místě pouze 6 valenčních elektronů, takže může tvořit až 6 kovalentních vazeb.To mu dává celkem 12 valenčních elektronů.
Ve formální teorii náboje je myšlenkou skutečně pokusit se udržet jednotlivé FC co nejblíže k nule, ale také co nejméně porušit oktetové pravidlo. . Síranový iont je velmi stabilní: to, že je něco iont, neznamená, že je nestabilní. Ve skutečnosti je často mnohem stabilnější než nenabité molekuly.