Ho cercato questa domanda e ancora non riuscivo a capire. Perché, in $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ non i 4 ossigeni creano doppi legami.
In tal caso tutti gli ossigeni avranno 0 carica formale mentre lo zolfo avrà -2.
In quello che ho visto, solo 2 ossigeni creano doppi legami rendendo lo zolfo privo di carica formale, 2 ossigeni hanno -1 carica formale e altri 2 senza carica formale.
Quando si confronta carica formale di -2 sullo zolfo, è davvero meno stabile di nessuna carica formale, ed è per questo che dovrebbe essere la struttura di risonanza più comune. Ma ovunque ho guardato non era così, $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ ha creato solo 2 doppi legami e non riesco a capire perché. Gli ossigeni non possono creare legami di coordinazione con lo zolfo?
Commenti
- Avere cariche formali maggiori di 1 su un singolo atomo tenderà ad essere meno stabile che diffonderlo in giro. Inoltre, lossigeno è più elettronegativo dello zolfo, quindi ci aspetteremmo più del negativo carica formale per risiedere sugli ossigeni rispetto allo zolfo. @guesting
- In realtà, non ci sono doppi legami.
- Vedi questa risposta per una discussione su $ \ ce {S O3 ^ 2 -} $ che è essenzialmente identico ma per un ossigeno mancante (e quindi una coppia solitaria di zolfo).
Risposta
Ciò che hai visto non è una rappresentazione accurata della situazione di legame secondo la teoria attualmente accettata. La struttura corretta del solfato, mostrata di seguito, ha esattamente zero doppi legami. Martin ha eseguito un calcolo sullo ione solfito strettamente correlato (in cui cè un ossigeno in meno che porta a una coppia solitaria sullo zolfo) che mostra orbitali di legame di tipo π zero . Sfortunatamente, non ho trovato alcun calcolo della struttura del solfato in una ricerca rapida, ma ti assicuro che sarà lestensione logica del solfito.
In questa struttura, lo zolfo è circondato esattamente da otto elettroni di valenza come previsto dalla regola dellottetto. Se ti imbatti in una rappresentazione di un composto del gruppo principale in cui un atomo ha più elettroni nelle sue vicinanze rispetto a quanto consentito dalla regola dellottetto, è probabile che questa rappresentazione sia semplificante (ad esempio: disegnare un 4- legame elettrone-3-centro come se fossero due legami singoli), una reazione instabile intermedia o del tutto errata.
Lo zolfo non può formare più di quattro tradizionali legami 2-elettrone-2-centro (doppi legami che contano come due legami, tripli legami come tre legami) a causa della mancanza di orbitali disponibili. Ad un livello molto elementare, generale e semplificato, un tale legame 2e2c (localizzato) si forma quando un orbitale di ciascun atomo si sovrappone, risultando in un legame e un orbitale antilegame. Lo zolfo ha solo quattro orbitali di questo tipo disponibili (uno 3s e tre 3p) per il legame, quindi qualsiasi elettrone che superi i primi otto dovrebbe essere collocato in un orbitale antilegame, ma ciò causerebbe una diminuzione dellordine dei legami piuttosto che un aumento.
Storicamente, la rappresentazione del solfato che hai fornito è stata “spiegata” dallo zolfo utilizzando i suoi orbitali 3d per il legame. Questi orbitali sono virtuali (non occupati) ma esistono matematicamente. Tuttavia, la loro energia è troppo alta per formare un legame significativo. Si può calcolare (ed è stato, da qualche parte su questo sito che al momento non riesco a localizzare) che la partecipazione di orbitali d in tali composti è molto bassa – sicuramente molto inferiore a un $ \ mathrm {sp ^ 3d} $ o anche $ \ mathrm {sp ^ 3d ^ 2} $ ibrido orbitale richiederebbe. Pertanto, è meglio che lidea dei doppi legami nel solfato sia eliminata dai libri di testo ieri.
Risposta
Lo ione solfato è derivato dalla molecola di acido solforico:
Quando subisce reazioni chimiche, in genere dona entrambi gli idrogeni come ioni $ \ ce {H +} $ . Questo lascia dietro di sé lo ione solfato: $$ \ ce {H2SO4 – > 2H + + SO4 ^ 2 -} $$ Quando lo ione $ \ ce {H ^ +} $ si allontana, lascia il suo elettrone dietro, quindi deve andare da qualche parte (rimane con $ \ ce {O} $ atom).
Ipoteticamente se $ \ ce {SO4} $ esistesse, con tutti gli $ \ ce {O} $ atomi a doppio legame con $ \ ce {S} $ , allora lo zolfo avrebbe un totale di 16 elettroni nel suo guscio di valenza, il che lo renderebbe più instabile. Ma la ragione principale è che lo zolfo ha solo 6 elettroni di valenza in primo luogo, quindi può formare solo fino a 6 legami covalenti.Questo dà un totale di 12 elettroni di valenza.
Nella teoria della carica formale, lidea è davvero quella di cercare di mantenere i singoli FC il più vicino possibile allo zero, ma anche di infrangere il meno possibile la regola dellottetto . Lo ione solfato è molto stabile: solo perché qualcosa è uno ione non significa che sia instabile. In effetti, spesso è molto più stabile delle molecole non caricate.