同じ族なのに、なぜ SO_2 はあってS_2O はないのでしょうか。
(Sの軌道の方が大きいから?)

また、Oの方で不対電子は2つありますが、結合に関与している軌道は、SとOでそれぞれどうなっているのでしょうか。

A 回答 (3件)

rei00 です。



 siegmund さん,過分なお言葉ありがとうございます。そのおだてに乗って,若干の補足をしておきます。なお,私は天然物化学(有機化学)者でして,この辺りの話はどちらかというと苦手ですので,そのつもりでお聞き下さい。

 先の回答の様に S_2O も存在しますが不安定です。では,何故不安定なんでしょうか?これは,定性的には次の様に説明できます。

 SO_2 の構造は先に書いた様に[ O=S(+)-O(-) ⇔ (-)O-S(+)=O ]の共鳴で示されます。この場合,両端が同じ酸素原子ですので,この2つの極限構造式の寄与は等しく,それだけ電子の広がりが大きくなって安定化されます。

 一方,同じ様に考えると,S_2O の共鳴は[ S=S(+)-O(-) ⇔ (-)S-S(+)=O ]となります。この場合,S と O では電気陰性度に差がある(酸素の方が大きい)ため,2つの極限構造式の内,前者の寄与の方が大きくなり,S_2O の構造を S=S(+)-O(-) としても良いぐらいです。そのため,先の SO_2 程の安定化が得られず,不安定な分子となってしまいます。

いかがでしょうか。以下,余談ですが。

 siegmund さん,「理化学辞典」に S_2O が出ていましたか。実は,先の回答前に「化学辞典」を見たんですが出ていなかったもので,「理化学辞典」は出てないだろうと決めて掛かってしまいました。お恥ずかしい限りです。
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物理屋の siegmund です.


rei00 さん,こんばんは.

理化学辞典を見ますと,S_2O は
> 無色の気体.SSO分子は折れ線形構造で,S‐S1.884Å,S‐O1.465Å,
> ∠SSO=118゜.低温,低圧下でだけ安定で,熱分解により硫黄と二酸化硫黄になり,
> 低温でも組成未定の重合物が生じる.
と書いてあります.

∠SSO=118゜ですから(120゜に近い),sp^2 混成軌道でしょう.
SO_2 の方は ∠OSO=119.3゜と書いてあります.
これも sp^2 混成ですね.

ついでに O_3 も角度が 117゜ ですから,同じような結合でしょうか.

SO_2 の軌道混成については rei00 さんが
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=107599
で優れた解説をしておられます.
私もこれで大変勉強させていただき,
ついでに化学結合論の本を少し読みました.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

>O_3 も角度が 117゜ ですから,同じような結合でしょうか.
なるほど。確かにオゾンもそうですね。してみるといろいろとあるものですね。あとはSSSだけか。

>SO_2 の軌道混成については rei00 さんが
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=107599
>で優れた解説をしておられます.
実はここをおもしろく読ませていただいているときに、ふと疑問に思ってここで質問させていただきました(笑)。

お礼日時:2001/10/23 02:51

> 同じ族なのに、なぜ SO_2 はあってS_2O はないのでしょうか。



 S_20 もありますよ。ただ不安定なだけです。「コットン・ウィルキンソン 無機化学(上)」によると,SO_2 中でグロ-放電したりすると得られる気体中が S_2O と SO_2 の等モル混合物だそうです。

 S_2O は SSO のような構造を持っていると考えられ,常温では不安定で,分解して SO_2 と重合酸化物になるそうです。なお,-196 ℃で気体から凝縮するとオレンジ赤色だそうです。


> 結合に関与している軌道は、SとOでそれぞれどうなって
> いるのでしょうか。

 これは SO_2 の場合でしょうか。SO_2 の構造は[ O=S(+)-O(-) ⇔ (-)O-S(+)=O ]の共鳴で示されます。定性的に考えると,全ての原子は sp^2 混成であり,S の p_z 軌道といづれかの O の p_z 軌道でπ結合が出来ていると考えられます。もちろん,上記は共鳴式ですので,π結合の電子は全ての原子上に跨がって存在するはずです。つまり,(-0.5)O(1.5 重結合)S(+)(1.5 重結合)O(-0.5) といった感じです。


 いかがでしょうか。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

>S_20 もありますよ。
なるほど。S_2Oもあるんですね。

>S_2O は SSO のような構造を持っていると考えられ
ふむふむ。SOSにはならないんですね。(なにか助けを求めているような。。。)

>SO_2 の構造は[ O=S(+)-O(-) ⇔ (-)O-S(+)=O ]の共鳴で示されます。
>π結合の電子は全ての原子上に跨がって存在するはずです。
なるほど。ベンゼン環のような感じですね。

(ん?いや、まてよ。。。何か分からなくなってきたぞ。
ベンゼン環は2本のσ結合があって、別の一つの軌道で0.5づつのπ結合を2個作る。でもこの場合は残りがないですよね?やっぱりベンゼン環のとは別物なのかな?うぅん。あ、それとも残りの一つを取り崩すのか。なるほど、それで共鳴なわけだ?ふむふむ。それでOではπ/2結合で残った1/2個分の軌道が残るイメージになるのかな?ふむふむ。でもこの混成軌道はどんな形をしてるんだろう?うぅむ。)

お礼日時:2001/10/23 02:31

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