Busqué esta pregunta y todavía no pude entender. Por qué, en $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ no los 4 oxígenos crean dobles enlaces.
En ese caso, todos los oxígenos tendrán 0 carga formal mientras el azufre tendrá -2.
En lo que he visto, solo 2 oxígenos crean dobles enlaces haciendo que el azufre no tenga carga formal, 2 oxígenos tienen -1 carga formal y otros 2 no tienen carga formal.
Al comparar carga formal de -2 en el azufre, de hecho es menos estable que ninguna carga formal, y es por eso que debería ser la estructura de resonancia más común. Pero dondequiera que miré, ese no fue el caso, $ \ ce {SO4 ^ 2 -} $ solo creó 2 dobles enlaces y no puedo entender por qué. ¿No pueden los oxígenos crear enlaces de coordinación con el azufre?
Comentarios
- Tener cargas formales superiores a 1 en un solo átomo tenderá a ser menos estable que esparcirlo. Además, el oxígeno es más electronegativo que el azufre, por lo que esperaríamos más de los negativos carga formal para residir en los oxígenos que en el azufre. @guesting
- En realidad, no hay dobles enlaces.
- Vea esta respuesta para una discusión sobre $ \ ce {S O3 ^ 2 -} $ que es esencialmente idéntico pero para un oxígeno faltante (y por lo tanto un par solitario de azufre).
Respuesta
Lo que ha visto no es una descripción precisa de la situación del vínculo de acuerdo con la teoría actualmente aceptada. La estructura correcta del sulfato, que se muestra a continuación, tiene exactamente cero dobles enlaces. Martin realizó un cálculo en el ion sulfito estrechamente relacionado (en el que hay un oxígeno menos que conduce a un par solitario en el azufre) que muestra cero orbitales de enlace de tipo π . Desafortunadamente, no encontré ningún cálculo de la estructura del sulfato en una búsqueda rápida, pero tenga la seguridad de que será la extensión lógica del sulfito.
En esta estructura, el azufre está rodeado por exactamente ocho electrones de valencia como predice la regla del octeto. Si encuentra alguna descripción de un compuesto del grupo principal en el que un átomo tiene más electrones en su vecindad de lo que permite la regla del octeto, es probable que esta descripción sea simplificadora (por ejemplo: dibujar un enlace electrón-3-centro como si fueran dos enlaces simples), una reacción intermedia inestable o completamente incorrecta.
El azufre no puede formar más de cuatro enlaces tradicionales 2-electrón-2-centro (enlaces dobles contando como dos enlaces, triples enlaces como tres enlaces) debido a la falta de orbitales disponibles. En un nivel muy básico, general y simplificado, tal enlace 2e2c (localizado) se forma cuando un orbital de cada átomo se superpone, lo que resulta en un orbital enlazante y antienlazante. Sulphur solo tiene cuatro orbitales de este tipo disponibles (uno 3s y tres 3p) para la unión, por lo que cualquier electrón que exceda los primeros ocho tendría que colocarse en un orbital antienlazante, pero eso causaría una disminución en el orden de enlace en lugar de un aumento.
Históricamente, la representación del sulfato que diste fue explicada por el azufre usando sus orbitales 3d para la unión. Estos orbitales son virtuales (desocupados) pero existen matemáticamente. Sin embargo, su energía es demasiado alta para que se forme un vínculo significativo. Se puede calcular (y ha estado, en algún lugar de este sitio que no puedo localizar en este momento) que la participación de los orbitales d en dichos compuestos es muy baja, ciertamente mucho más baja que un $ \ mathrm {sp ^ 3d} $ o incluso $ \ mathrm {sp ^ 3d ^ 2} $ requeriría un orbital híbrido. Por lo tanto, es mejor que la idea de los dobles enlaces en el sulfato se elimine de los libros de texto ayer.
Respuesta
El ion sulfato se deriva de la molécula de ácido sulfúrico:
Cuando sufre reacciones químicas, normalmente dona ambos hidrógenos como iones $ \ ce {H +} $ . Esto deja atrás el ion sulfato: $$ \ ce {H2SO4 – > 2H + + SO4 ^ 2 -} $$ Cuando el $ \ ce {H ^ +} $ ion sale, deja atrás su electrón, por lo que tiene que ir a alguna parte (permanece con el $ \ ce {O} $ atom).
Hipotéticamente, si $ \ ce {SO4} $ existiera, con todos los átomos de $ \ ce {O} $ con doble enlace al $ \ ce {S} $ , entonces el azufre tendría un total de 16 electrones en su capa de valencia, lo que lo haría más inestable. Pero la razón principal es que el azufre solo tiene 6 electrones de valencia en primer lugar, por lo que solo puede formar hasta 6 enlaces covalentes.Esto le da un total de 12 electrones de valencia.
En la teoría de carga formal, la idea es tratar de mantener los FC individuales lo más cerca posible de cero, pero también romper la regla del octeto lo menos posible. . El ion sulfato es muy estable: el hecho de que algo sea un ion no significa que sea inestable. De hecho, a menudo es mucho más estable que las moléculas sin carga.